JP6933031B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、超音波探触子及び超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus.

従来、超音波を被検体内部に照射し、その反射された超音波を受信して所定の信号データ処理を行うことにより被検体の内部構造の超音波画像を生成する超音波診断装置が知られている。このような超音波診断装置は、医療目的の検査、治療や建築構造物内部の検査といった種々の用途に広く用いられている。 Conventionally, an ultrasonic diagnostic apparatus has been known that generates an ultrasonic image of the internal structure of a subject by irradiating the inside of the subject with ultrasonic waves, receiving the reflected ultrasonic waves, and performing predetermined signal data processing. ing. Such an ultrasonic diagnostic apparatus is widely used for various purposes such as inspection for medical purposes, treatment, and inspection of the inside of a building structure.

超音波診断装置は、超音波画像を表示させるだけではなく、被検体内の特定の部位(ターゲット)のサンプルを採取したり、水分などを排出したり、あるいは、特定の部位に薬剤やマーカーなどを注入、留置したりする際に、これらに用いられる穿刺針とターゲットの位置とを視認しながら当該穿刺針をターゲット位置に向けて刺入する場合にも用いられる。このような超音波画像の利用により、被検体内のターゲットに対する処置を迅速、確実かつ容易に行うことができる。 The ultrasonic diagnostic device not only displays an ultrasonic image, but also collects a sample of a specific part (target) in the subject, discharges water, etc., or a drug, a marker, etc. at a specific part. It is also used when inserting the puncture needle toward the target position while visually recognizing the puncture needle used for these and the position of the target when injecting or indwelling. By using such an ultrasonic image, it is possible to quickly, reliably and easily perform treatment on a target in a subject.

超音波診断装置では、一次元又は二次元マトリクス状に超音波の送受信を行う振動子が配列され、超音波の送受信を行う位置や方向を所定の配列方向に走査(特に、電子走査)させながら撮像を行うものが多く用いられている。穿刺針は、医師などの操作者の操作により、この走査方向(ラテラル方向)に沿って刺入されることで、被検体への刺入位置からターゲットへの到達までの間、継続的に撮像可能な範囲に位置する。穿刺針は、以前は、穿刺ガイドと呼ばれる超音波探触子に固定接続されたアタッチメントに取り付けられて刺入されていたが、現在では、操作者がフリーハンドで穿刺針を刺入することが多くなっている。 In the ultrasonic diagnostic apparatus, oscillators that transmit and receive ultrasonic waves are arranged in a one-dimensional or two-dimensional matrix, and while scanning the position and direction of transmitting and receiving ultrasonic waves in a predetermined arrangement direction (particularly, electronic scanning). Most of them are used for imaging. The puncture needle is inserted along this scanning direction (lateral direction) by the operation of an operator such as a doctor, so that the puncture needle is continuously imaged from the insertion position to the subject to the arrival at the target. Located in the possible range. Previously, the puncture needle was attached to an attachment fixedly connected to an ultrasonic probe called a puncture guide and inserted, but now the operator can insert the puncture needle freehand. There are many.

このため、穿刺針は、被検体の内部状態、構造や穿刺針の先端形状などにより、必ずしも最初の刺入方向に正確に向かわなかったり、穿刺針が湾曲してしまったりする場合がある。その結果、穿刺針の先端が走査方向に垂直なエレベーション方向に撮像可能な範囲から外れて撮像がなされなくなる場合が生じていた。また、穿刺を用いず、単純に断面画像を得る場合であっても、操作者が不慣れな場合には、超音波探触子の姿勢を変更させてエレベーション方向の撮像範囲を微調整する際にも、適切な変更が行えず、所望の画像を得るのに手間を要する場合があった。 Therefore, the puncture needle may not always accurately face the initial puncture direction or the puncture needle may be curved depending on the internal state, structure, tip shape of the puncture needle, and the like of the subject. As a result, the tip of the puncture needle may deviate from the range that can be imaged in the elevation direction perpendicular to the scanning direction, and imaging may not be performed. In addition, even when simply obtaining a cross-sectional image without using puncture, if the operator is unfamiliar, when changing the posture of the ultrasonic probe to fine-tune the imaging range in the elevation direction. However, there are cases where appropriate changes cannot be made and it takes time and effort to obtain a desired image.

このため、複数の振動子が2次元に配列された超音波探触子において、当該配列の長軸方向に垂直な短軸方向の複数の振動子の個々に対し送受信信号を入出力する遅延回路及び偏向切替スイッチを有する偏向制御回路備え、偏向制御回路により、送信信号のタイミングをずらし、受信信号に遅延をかけて加算することにより、超音波ビームを短軸方向に偏向して、ターゲットから短軸方向にずれた穿刺針を表示させる超音波診断装置が知られている(特許文献1参照)。 Therefore, in an ultrasonic probe in which a plurality of vibrators are arranged in two dimensions, a delay circuit that inputs and receives a transmission / reception signal to each of the plurality of vibrators in the short axis direction perpendicular to the long axis direction of the arrangement. And a deflection control circuit with a deflection changeover switch is provided, and the timing of the transmission signal is shifted by the deflection control circuit, and the ultrasonic beam is deflected in the minor axis direction by adding a delay to the received signal to shorten the ultrasonic beam from the target. An ultrasonic diagnostic apparatus for displaying an axially deviated puncture needle is known (see Patent Document 1).

また、複数の振動子が2次元に配列され全体が略同一曲率の音響レンズで覆われた超音波探触子において、複数の振動子が短軸方向に分割され、分割された一部の振動子群を送受信に用いることで、超音波ビームを短軸方向に偏向して、ターゲットから短軸方向にずれた穿刺針を表示させる超音波診断装置が知られている(特許文献2参照)。 Further, in an ultrasonic probe in which a plurality of vibrators are arranged in two dimensions and the whole is covered with an acoustic lens having substantially the same curvature, the plurality of vibrators are divided in the minor axis direction, and some of the divided vibrations are vibrated. An ultrasonic diagnostic apparatus is known that uses a group of children for transmission and reception to deflect an ultrasonic beam in the minor axis direction and display an puncture needle deviated from the target in the minor axis direction (see Patent Document 2).

特開2000−139926号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-139926 特開2016−47191号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-47191

しかし、特許文献1に記載の超音波診断装置では、超音波ビーム偏向のための振動子ごとの遅延回路が必要であり、装置のサイズ、コスト、発熱量が大きくなっていた。 However, the ultrasonic diagnostic apparatus described in Patent Document 1 requires a delay circuit for each vibrator for ultrasonic beam deflection, and the size, cost, and calorific value of the apparatus are large.

また、特許文献2に記載の超音波診断装置では、上記遅延回路が必要でなく、装置のサイズ、コスト、発熱量が大きくならない。しかし、特許文献2に記載の超音波診断装置では、略同一曲率の音響レンズを用いるので、短軸方向へ偏向をかけた超音波ビームと偏向をかけていない超音波ビームとに重複があるため、刺入した針先が両方の超音波ビームに含まれると、穿刺針の位置がどちらの超音波ビームに対応する位置にあるかを判別できなくなるおそれがあり、穿刺針の位置をより正確かつ容易に認識する要請がある。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus described in Patent Document 2 does not require the delay circuit, and the size, cost, and calorific value of the apparatus do not increase. However, since the ultrasonic diagnostic apparatus described in Patent Document 2 uses acoustic lenses having substantially the same curvature, there is overlap between the ultrasonic beam deflected in the minor axis direction and the ultrasonic beam not deflected. , If the inserted needle tip is included in both ultrasonic beams, it may not be possible to determine which ultrasonic beam the position of the puncture needle is in, and the position of the puncture needle is more accurate. There is a request for easy recognition.

本発明の課題は、被検体内の穿刺針などの認識対象物の位置を正確かつ容易に認識することである。 An object of the present invention is to accurately and easily recognize the position of a recognition object such as a puncture needle in a subject.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明の超音波探触子は、
短軸方向に並んだ複数の長軸方向の列に配列され、超音波を送受信する複数の振動子と、
前記超音波が通過される音響レンズと、
前記各列の振動子への駆動信号の入力及び受信信号の出力のオンオフを切替えるスイッチング素子と、を備え、
前記音響レンズは、第1の所定の深さまで前記各列の振動子で送受信される複数の超音波ビームを互いに重ならず排他的に形成する形状を有する
In order to solve the above problems, the ultrasonic probe according to claim 1 is
Multiple oscillators that are arranged in multiple long-axis rows arranged in the short-axis direction and transmit and receive ultrasonic waves,
The acoustic lens through which the ultrasonic waves pass and
A switching element for switching on / off of input of a drive signal and output of a received signal to the vibrator in each row is provided.
The acoustic lens has a shape in which a plurality of ultrasonic beams transmitted and received by the vibrators in the respective rows are exclusively formed without overlapping each other up to a first predetermined depth.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の超音波探触子において、
前記音響レンズは、前記第1の所定の深さまで前記各列の振動子で送受信される複数の超音波ビームを排他的かつほぼ隙間なく形成する形状を有する。
The invention according to claim 2 is the ultrasonic probe according to claim 1.
The acoustic lens has a shape that exclusively forms a plurality of ultrasonic beams transmitted and received by the vibrators in each row up to the first predetermined depth with almost no gap.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の超音波探触子において、
前記音響レンズは、前記各列の振動子に対応するレンズ部を備え、
前記短軸方向の中心以外の列の振動子に対応するレンズ部は、前記短軸方向の中心の列の振動子に対応するレンズ部が形成する超音波ビーム側に偏向する超音波ビームを形成する非球面形状を有する。
The invention according to claim 3 is the ultrasonic probe according to claim 1 or 2.
The acoustic lens includes a lens unit corresponding to the vibrator in each row.
The lens portion corresponding to the vibrator in the row other than the center in the short axis direction forms an ultrasonic beam deflected to the ultrasonic beam side formed by the lens portion corresponding to the vibrator in the row in the center in the short axis direction. Has an aspherical shape.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の超音波探触子において、
前記短軸方向の中心以外の列の振動子に対応するレンズ部は、前記短軸方向の中心へ前記第1の所定の深さよりも深い第2の所定の深さで、前記短軸方向の中心及び中心以外の列の振動子に対応するレンズ部の超音波ビームが集束する曲率を有する。
The invention according to claim 4 is the ultrasonic probe according to claim 3.
The lens unit corresponding to the vibrator in the row other than the center in the minor axis direction has a second predetermined depth deeper than the first predetermined depth toward the center in the minor axis direction, in the minor axis direction. It has a curvature at which the ultrasonic beam of the lens portion corresponding to the center and the oscillators in the non-center row is focused.

請求項5に記載の発明の超音波診断装置は、
請求項1から4のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記スイッチング素子の切替えを介して、前記超音波探触子の各列の振動子に駆動信号を出力する送信部と、
前記スイッチング素子の切替えを介して、前記超音波探触子から前記各列の振動子に対応する受信信号を取得する受信部と、
前記各列に対応する受信信号から前記各列に対応する超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記生成された複数の超音波画像データを合成して合成画像データを生成する画像処理部と、を備える。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5.
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4,
A transmission unit that outputs a drive signal to the vibrators in each row of the ultrasonic probe through switching of the switching element.
A receiving unit that acquires a receiving signal corresponding to the vibrators in each row from the ultrasonic probe through switching of the switching element.
An image generation unit that generates ultrasonic image data corresponding to each column from a received signal corresponding to each column, and an image generation unit.
It includes an image processing unit that synthesizes the generated plurality of ultrasonic image data to generate composite image data.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の超音波診断装置において、
前記合成画像データを表示部に表示する表示制御部を備える。
The invention according to claim 6 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5.
A display control unit for displaying the composite image data on the display unit is provided.

請求項7に記載の発明は、請求項5又は6に記載の超音波診断装置において、
前記画像処理部は、前記複数の超音波画像データから認識対象物の部分画像を抽出し、当該抽出された部分画像を前記各列で別々に識別可能な表現にし、前記複数の超音波画像データのうちの1つと、前記各列で別々に識別可能な表現にされた複数の部分画像と、を合成して合成画像データを生成する。
The invention according to claim 7 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5 or 6.
The image processing unit extracts a partial image of a recognition target object from the plurality of ultrasonic image data, expresses the extracted partial image separately in each column, and expresses the plurality of ultrasonic image data. One of them and a plurality of partial images that are separately identifiable in each column are combined to generate composite image data.

請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の超音波診断装置において、
前記表現は、表示色、彩度、輝度、点滅の少なくとも1つである。
The invention according to claim 8 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 7.
The expression is at least one of display color, saturation, brightness, and blinking.

本発明によれば、被検体内の認識対象物の位置を正確かつ容易に認識できる。 According to the present invention, the position of the recognition object in the subject can be accurately and easily recognized.

本発明の実施の形態の超音波診断装置の全体図である。It is an overall view of the ultrasonic diagnostic apparatus of embodiment of this invention. 超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of an ultrasonic diagnostic apparatus. 超音波探触子における振動子の配列の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the arrangement of a vibrator in an ultrasonic probe. (a)は、超音波ガイド下穿刺における平行法を示す概略図である。(b)は、超音波ガイド下穿刺における交差法を示す概略図である。(A) is a schematic diagram showing a parallel method in ultrasonic guided puncture. (B) is a schematic diagram showing a crossing method in ultrasonic guided puncture. 超音波探触子の短軸方向における概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure in the minor axis direction of an ultrasonic probe. (a)は、第1、第2、第3の振動子の方位角に対する指向性を示す図である。(b)は、ピークを合せた第1、第2、第3の振動子の方位角に対する指向性を示す図である。(A) is a figure which shows the directivity with respect to the azimuth angle of the 1st, 2nd, and 3rd oscillators. (B) is a figure which shows the directivity with respect to the azimuth angle of the 1st, 2nd, and 3rd oscillators which combined the peak. 通常の音響レンズで覆われた第1、第2、第3の振動子を示す図である。It is a figure which shows the 1st, 2nd, 3rd oscillator covered with a normal acoustic lens. 穿刺針画像表示処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the puncture needle image display processing. (a)は、平行法における穿刺針の刺入のずれ角度を示す超音波探触子の上面概略図である。(b)は、平行法において第2の振動子のみを用いて生成した合成画像を示す図である。(c)は、平行法において第1、第2、第3の振動子を用いて生成した合成画像を示す図である。(A) is a schematic top view of the ultrasonic probe showing the deviation angle of the puncture needle insertion in the parallel method. FIG. (B) is a diagram showing a composite image generated by using only the second vibrator in the parallel method. (C) is a diagram showing a composite image generated by using the first, second, and third vibrators in the parallel method. (a)は、交差法において第2の振動子のみを用いて生成した合成画像を示す図である。(b)は、交差法において第1、第2、第3の振動子を用いて生成した合成画像を示す図である。(A) is a figure which shows the composite image generated by using only the 2nd oscillator in the crossing method. (B) is a diagram showing a composite image generated by using the first, second, and third vibrators in the crossing method. 超音波探触子の短軸方向における第1、第2、第3の振動子による超音波ビーム形状を示す概略図である。It is the schematic which shows the ultrasonic beam shape by the 1st, 2nd, 3rd vibrators in the minor axis direction of an ultrasonic probe.

添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the illustrated examples.

まず、図1及び図2を参照して、本実施の形態の超音波診断装置Uの全体の装置構成を説明する。図1は、本実施の形態の超音波診断装置Uの全体図である。図2は、超音波診断装置Uの内部構成を示すブロック図である。 First, with reference to FIGS. 1 and 2, the overall device configuration of the ultrasonic diagnostic device U of the present embodiment will be described. FIG. 1 is an overall view of the ultrasonic diagnostic apparatus U of the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus U.

図1に示すように、超音波診断装置Uは、超音波診断装置本体1と、ケーブル5を介して超音波診断装置本体1に接続された超音波探触子2と、認識対象物としての処置具である穿刺針3と、を備える。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus U includes an ultrasonic diagnostic apparatus main body 1, an ultrasonic probe 2 connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 via a cable 5, and an object to be recognized. It is provided with a puncture needle 3 which is a treatment tool.

穿刺針3は、ここでは、中空状の長針形状を有し、医師などの操作者によりフリーハンドで定められた角度で被検体に対して刺入される。穿刺針3は、患者などの被検体の採取する部位(ターゲット)又は注入される薬剤などの種別や分量に応じて適宜な太さ、長さや先端形状を有したものに換装されることが可能となっている。なお、超音波診断装置Uにおいて、穿刺針3を穿刺方向に案内するアタッチメントとしての取付部や、超音波探触子2に固定的に設けられて穿刺針3を穿刺方向に案内する案内部が設けられる構成でもよい。 Here, the puncture needle 3 has a hollow long needle shape, and is inserted into the subject at an angle freely determined by an operator such as a doctor. The puncture needle 3 can be replaced with one having an appropriate thickness, length and tip shape according to the type and amount of the site (target) to be collected of the subject such as a patient or the drug to be injected. It has become. In the ultrasonic diagnostic apparatus U, an attachment portion for guiding the puncture needle 3 in the puncture direction and a guide portion fixedly provided on the ultrasonic probe 2 for guiding the puncture needle 3 in the puncture direction are provided. It may be provided.

超音波診断装置本体1には、操作入力部18と、出力表示部19と、が設けられている。また、図2に示すように、超音波診断装置本体1は、これらに加えて、制御部11、送信駆動部12、受信処理部13、送受信切替部14、画像生成部15、画像処理部16などを備えている。制御部11は、操作入力部18のキーボードやマウスといった入力デバイスに対する外部からの入力操作に基づき、超音波探触子2に駆動信号を出力して超音波を出力させ、また、超音波探触子2から超音波受信に係る受信信号を取得して各種処理を行い、必要に応じて出力表示部19の表示画面などに結果などを表示させる。 The ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 is provided with an operation input unit 18 and an output display unit 19. Further, as shown in FIG. 2, in addition to these, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 includes a control unit 11, a transmission drive unit 12, a reception processing unit 13, a transmission / reception switching unit 14, an image generation unit 15, and an image processing unit 16. And so on. The control unit 11 outputs a drive signal to the ultrasonic probe 2 to output ultrasonic waves based on an external input operation to an input device such as a keyboard or a mouse of the operation input unit 18, and also causes an ultrasonic probe. The reception signal related to the ultrasonic reception is acquired from the child 2, various processes are performed, and the result or the like is displayed on the display screen of the output display unit 19 or the like as necessary.

制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、HDD(Hard Disk Drive)及びRAM(Random Access Memory)などを備えている。CPUは、HDDに記憶されている各種プログラムを読み出してRAMにロードし、当該プログラムに従って超音波診断装置Uの各部の動作を統括制御する。HDDは、超音波診断装置Uを動作させる制御プログラム及び各種処理プログラムや、各種設定データなどを記憶する。HDDには、特に、後述する穿刺針画像表示処理を行うための穿刺針画像表示プログラムが記憶されている。これらのプログラムや設定データは、HDDの他、例えば、SSD(Solid State Drive)を含むフラッシュメモリーなどの不揮発性メモリーを用いた補助記憶装置に読み書き更新可能に記憶させることとしてもよい。RAMは、SRAMやDRAMなどの揮発性メモリーであり、CPUに作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。 The control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit), an HDD (Hard Disk Drive), a RAM (Random Access Memory), and the like. The CPU reads various programs stored in the HDD, loads them into the RAM, and controls the operation of each part of the ultrasonic diagnostic apparatus U according to the programs. The HDD stores a control program for operating the ultrasonic diagnostic apparatus U, various processing programs, various setting data, and the like. In particular, the HDD stores a puncture needle image display program for performing the puncture needle image display process described later. In addition to the HDD, these programs and setting data may be stored in an auxiliary storage device using a non-volatile memory such as a flash memory including an SSD (Solid State Drive) so that the data can be read and written and updated. The RAM is a volatile memory such as an SRAM or a DRAM, which provides a memory space for work to the CPU and stores temporary data.

送信駆動部12は、制御部11から入力される制御信号に従って超音波探触子2に供給する駆動信号を出力し、超音波探触子2に超音波を発信させる。送信駆動部12は、例えば、クロック発生回路、パルス幅設定部、パルス発生回路、及び、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、パルス信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス幅設定部は、パルス発生回路から出力させる送信パルスの波形(形状)、電圧振幅及びパルス幅を設定する。パルス発生回路は、パルス幅設定部の設定に基づいて駆動信号としての送信パルスを生成し、超音波探触子2の個々の振動子210ごとに異なる配線経路に出力する。遅延回路は、クロック発生回路から出力されるクロック信号を計数し、設定された遅延時間が経過すると、パルス幅発生回路に送信パルスを発生させて各配線経路に出力させる。 The transmission drive unit 12 outputs a drive signal supplied to the ultrasonic probe 2 according to a control signal input from the control unit 11, and causes the ultrasonic probe 2 to transmit ultrasonic waves. The transmission drive unit 12 includes, for example, a clock generation circuit, a pulse width setting unit, a pulse generation circuit, and a delay circuit. The clock generation circuit is a circuit that generates a clock signal that determines the transmission timing and transmission frequency of the pulse signal. The pulse width setting unit sets the waveform (shape), voltage amplitude, and pulse width of the transmission pulse output from the pulse generation circuit. The pulse generation circuit generates a transmission pulse as a drive signal based on the setting of the pulse width setting unit, and outputs it to a different wiring path for each individual vibrator 210 of the ultrasonic probe 2. The delay circuit counts the clock signals output from the clock generation circuit, and when the set delay time elapses, the delay circuit generates a transmission pulse in the pulse width generation circuit and outputs the transmission pulse to each wiring path.

受信処理部13は、制御部11の制御に従って、超音波探触子2から入力された受信信号を取得する回路である。受信処理部13は、例えば、増幅器、A/D(Analog to Digital)変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、超音波探触子2の各振動子210により受信された超音波に応じた受信信号を予め設定された所定の増幅率でそれぞれ増幅する回路である。A/D変換回路は、増幅された受信信号を所定のサンプリング周波数でデジタルデータに変換する回路である。整相加算回路は、A/D変換された受信信号に対して、振動子210毎に対応した配線経路ごとに遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算(整相加算)して音線データを生成する回路である。 The reception processing unit 13 is a circuit that acquires the reception signal input from the ultrasonic probe 2 under the control of the control unit 11. The reception processing unit 13 includes, for example, an amplifier, an A / D (Analog to Digital) conversion circuit, and a phasing addition circuit. The amplifier is a circuit that amplifies the received signal corresponding to the ultrasonic wave received by each vibrator 210 of the ultrasonic probe 2 at a predetermined amplification factor set in advance. The A / D conversion circuit is a circuit that converts an amplified reception signal into digital data at a predetermined sampling frequency. The phase-adjusting addition circuit adjusts the time phase by giving a delay time for each wiring path corresponding to each oscillator 210 to the A / D-converted received signal, and adds (phase-adjusting addition) these to sound. It is a circuit that generates line data.

送受信切替部14は、制御部11の制御に基づいて、振動子210から超音波を出射(送信)する場合に駆動信号を送信駆動部12から振動子210に送信させる一方、振動子210が出射した超音波に係る信号を取得する場合に受信信号を受信処理部13に出力させるための切り替え動作を行う。 Based on the control of the control unit 11, the transmission / reception switching unit 14 causes the transmission drive unit 12 to transmit a drive signal to the vibrator 210 when the ultrasonic wave is emitted (transmitted) from the vibrator 210, while the vibrator 210 emits the ultrasonic wave. When acquiring the signal related to the ultrasonic wave, the switching operation for outputting the received signal to the reception processing unit 13 is performed.

画像生成部15は、超音波の受信データに基づく診断用画像を生成する。画像生成部15は、受信処理部13から入力される音線データを検波(包絡線検波)して信号を取得し、また、必要に応じて対数増幅、フィルタリング(例えば、低域透過、スムージングなど)や強調処理などを行う。画像生成部15は、診断用画像の一つとして、当該信号強度に応じた輝度信号で信号の送信方向(被検体の深さ方向)と超音波探触子2により送信される超音波の走査方向(ラテラル方向、振動子210の2次元配列の長軸方向)を含む断面内の二次元構造を表す断層画像としてのB(Brightness)モード表示に係る各フレーム画像データを生成する。このとき、画像生成部15は、表示に係るダイナミックレンジの調整やガンマ補正などを行うことができる。この画像生成部15は、これらの画像生成に用いられる専用のCPUやRAMを備える構成とすることができる。又は、画像生成部15では、画像生成に係る専用のハードウェア構成が基板(ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)など)上に形成されて、又はFPGA(Field Programmable Gate Array)により形成されて備えられていてもよい。或いは、画像生成部15は、制御部11のCPU及びRAMにより画像生成に係る処理が行われる構成であってもよい。 The image generation unit 15 generates a diagnostic image based on the received ultrasonic wave data. The image generation unit 15 detects the sound line data input from the reception processing unit 13 (envelope detection) to acquire a signal, and also performs logarithmic amplification and filtering (for example, low frequency transmission, smoothing, etc.) as necessary. ) And emphasis processing. As one of the diagnostic images, the image generation unit 15 scans the signal transmission direction (subject depth direction) and the ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic probe 2 with a brightness signal corresponding to the signal strength. Each frame image data related to the B (Brightness) mode display as a tomographic image representing the two-dimensional structure in the cross section including the direction (lateral direction, long axis direction of the two-dimensional arrangement of the vibrator 210) is generated. At this time, the image generation unit 15 can adjust the dynamic range related to the display, perform gamma correction, and the like. The image generation unit 15 can be configured to include a dedicated CPU and RAM used for these image generation. Alternatively, the image generation unit 15 is provided with a dedicated hardware configuration related to image generation formed on a substrate (ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) or the like) or formed by an FPGA (Field Programmable Gate Array). You may be. Alternatively, the image generation unit 15 may have a configuration in which processing related to image generation is performed by the CPU and RAM of the control unit 11.

画像処理部16は、記憶部161、穿刺針同定部162などを備える。記憶部161は、画像生成部15で処理されてリアルタイム表示やこれに準じた表示に用いられる診断用画像データ(フレーム画像データ)をフレーム単位で直近の所定フレーム数分記憶する。記憶部161は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性メモリーである。あるいは、この記憶部161は、高速書き換えが可能な各種不揮発性メモリーであってもよい。記憶部161に記憶された診断用画像データは、制御部11の制御に従って読み出され、出力表示部19に送信されたり、図示略の通信部を介して超音波診断装置Uの外部に出力されたりする。このとき、出力表示部19の表示方式がテレビジョン方式の場合には、記憶部161と出力表示部19との間にDSC(Digital Scan Converter)が設けられて、走査フォーマットが変換された後に出力されればよい。 The image processing unit 16 includes a storage unit 161 and a puncture needle identification unit 162. The storage unit 161 stores diagnostic image data (frame image data) processed by the image generation unit 15 and used for real-time display and display similar thereto for the most recent predetermined number of frames. The storage unit 161 is, for example, a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory). Alternatively, the storage unit 161 may be various non-volatile memories capable of high-speed rewriting. The diagnostic image data stored in the storage unit 161 is read out under the control of the control unit 11 and transmitted to the output display unit 19 or output to the outside of the ultrasonic diagnostic apparatus U via a communication unit (not shown). Or something. At this time, when the display method of the output display unit 19 is the television method, a DSC (Digital Scan Converter) is provided between the storage unit 161 and the output display unit 19, and the scan format is converted before output. It should be done.

穿刺針同定部162は、穿刺針3の位置を同定するための画像データを生成し、当該画像データに適宜な処理を行って穿刺針3の先端部分を含む位置の針部分画像を抽出して同定し、抽出した穿刺針3の針部分画像に色付けを行う。穿刺針同定部162は、画像処理部16のCPU及びRAMを共用で用いてもよいし、各々専用のCPU及びRAMを備えてもよい。あるいは、穿刺針同定部162は、制御部11のCPU及びRAMにより各種処理が行われてもよい。穿刺針同定部162は、同定された穿刺針3の先端位置情報を履歴として記憶保持することができる。 The puncture needle identification unit 162 generates image data for identifying the position of the puncture needle 3, performs appropriate processing on the image data, and extracts a needle portion image of the position including the tip portion of the puncture needle 3. The identified and extracted needle partial image of the puncture needle 3 is colored. The puncture needle identification unit 162 may use the CPU and RAM of the image processing unit 16 in common, or may be provided with a dedicated CPU and RAM, respectively. Alternatively, the puncture needle identification unit 162 may perform various processes by the CPU and RAM of the control unit 11. The puncture needle identification unit 162 can store the identified tip position information of the puncture needle 3 as a history.

穿刺針3の位置の同定方法としては、例えば、特許第6123458号公報に記載のように、複数フレームの超音波画像データからフレーム間の差分や相関をとることで動きの評価を示す動き評価情報を生成し、穿刺針の先端の移動速度を演算し、穿刺針の先端の移動速度と動き評価情報とから穿刺針の先端の位置を検出し、先端を含む穿刺針の位置を同定する方法がある。また、穿刺針3の先端の移動履歴に基づいてその後の先端の位置を推定し、当該推定位置を基準として先端を検出し、先端を含む穿刺針の位置を同定してもよい。また、輪郭検知を行って最初に得られた候補の中から操作者が操作入力部18への入力操作により選択し、当該選択された輪郭と類似する輪郭を上述の推定位置を基準として穿刺針の位置を検出することとしてもよい。 As a method for identifying the position of the puncture needle 3, for example, as described in Japanese Patent No. 6123458, motion evaluation information indicating motion evaluation by taking differences and correlations between frames from ultrasonic image data of a plurality of frames. Is generated, the movement speed of the tip of the puncture needle is calculated, the position of the tip of the puncture needle is detected from the movement speed of the tip of the puncture needle and the movement evaluation information, and the position of the puncture needle including the tip is identified. be. Alternatively, the position of the subsequent tip may be estimated based on the movement history of the tip of the puncture needle 3, the tip may be detected based on the estimated position, and the position of the puncture needle including the tip may be identified. Further, the operator selects a contour similar to the selected contour by input operation to the operation input unit 18 from the candidates first obtained by contour detection, and the puncture needle is based on the above-mentioned estimated position. It may be possible to detect the position of.

操作入力部18は、押しボタンスイッチ、キーボード、マウス若しくはトラックボール又はこれらの組み合わせを備えており、ユーザーの入力操作を操作信号に変換し、超音波診断装置本体1に入力する。 The operation input unit 18 includes a push button switch, a keyboard, a mouse or a trackball, or a combination thereof, converts a user's input operation into an operation signal, and inputs the user's input operation to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1.

出力表示部19は、LCD(Liquid Crystal Display)、有機EL(Electro-Luminescent)ディスプレイ、無機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイといった種々の表示方式のうち、何れかを用いた表示画面とその駆動部を備える。出力表示部19は、CPU15から出力された制御信号や、画像処理部16で生成された画像データに従って表示画面(各表示画素)の駆動信号を生成し、表示画面上に超音波診断に係るメニュー、ステータスや、受信された超音波に基づく計測データの表示を行う。また、出力表示部19は、LED(Light Emitting Diode)ランプなどを別途備えて電源の投入有無などの表示を行う構成であってもよい。 The output display unit 19 uses any of various display methods such as an LCD (Liquid Crystal Display), an organic EL (Electro-Luminescent) display, an inorganic EL display, a plasma display, and a CRT (Cathode Ray Tube) display. It includes a screen and its drive unit. The output display unit 19 generates a drive signal for the display screen (each display pixel) according to the control signal output from the CPU 15 and the image data generated by the image processing unit 16, and displays a menu related to ultrasonic diagnosis on the display screen. , Status and measurement data based on the received ultrasonic waves are displayed. Further, the output display unit 19 may be provided with an LED (Light Emitting Diode) lamp or the like separately to display whether or not the power is turned on.

これらの操作入力部18や出力表示部19は、超音波診断装置本体1の筐体に一体となって設けられたものであっても良いし、RGBケーブル、USB(Universal Serial Bus)ケーブルやHDMI(High-Definition Multimedia Interface)ケーブル(登録商標:HDMI)などを介して外部に取り付けられるものであってもよい。また、超音波診断装置本体1に操作入力端子や表示出力端子が設けられていれば、これらの端子に従来の操作用及び表示用の周辺機器を接続して利用するものであってもよい。 The operation input unit 18 and the output display unit 19 may be integrally provided in the housing of the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1, an RGB cable, a USB (Universal Serial Bus) cable, or HDMI. It may be attached to the outside via a (High-Definition Multimedia Interface) cable (registered trademark: HDMI) or the like. Further, if the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 is provided with an operation input terminal and a display output terminal, conventional peripheral devices for operation and display may be connected to these terminals for use.

超音波探触子2は、超音波(ここでは、1〜30MHz程度)を発信して生体などの被検体に対して出射するとともに、出射した超音波のうち被検体で反射された反射波(エコー)を受信して電気信号に変換する音響センサーとして機能する。 The ultrasonic probe 2 emits ultrasonic waves (here, about 1 to 30 MHz) and emits them to a subject such as a living body, and the reflected waves (reflected waves reflected by the subject among the emitted ultrasonic waves). It functions as an acoustic sensor that receives (echo) and converts it into an electrical signal.

超音波探触子2は、超音波を送受信する複数の振動子210と、振動子210に各々対応する複数のスイッチング素子230と、切替設定部24と、を備えている。なお、ここでは、超音波探触子2を外部(体表面)から被検体内部に超音波を出射してその反射波を受信するものとしているが、超音波探触子2としては、消化管や血管などの内部や、体腔内などに挿入して用いるサイズ、形状のものも含まれる。操作者は、この超音波探触子2における超音波の送受信面、即ち、振動子210から超音波を出射する方向の面を被検体に所定の圧力で接触させて超音波診断装置Uを動作させ、超音波診断を行う。 The ultrasonic probe 2 includes a plurality of vibrators 210 for transmitting and receiving ultrasonic waves, a plurality of switching elements 230 corresponding to the vibrators 210, and a switching setting unit 24. Here, it is assumed that the ultrasonic probe 2 emits ultrasonic waves from the outside (body surface) to the inside of the subject and receives the reflected waves. However, the ultrasonic probe 2 is a gastrointestinal tract. It also includes those of a size and shape that are used by inserting them into the inside of a blood vessel or the body cavity. The operator operates the ultrasonic diagnostic apparatus U by bringing the ultrasonic wave transmitting / receiving surface of the ultrasonic probe 2, that is, the surface in the direction of emitting ultrasonic waves from the transducer 210 into contact with the subject at a predetermined pressure. And perform ultrasonic diagnosis.

なお、振動子210の振動子の個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子2について、リニア走査方式の電子スキャンプローブを採用したが、電子走査方式あるいは機械走査方式の何れを採用してもよく、また、リニア走査方式、セクター走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。 The number of oscillators of the oscillator 210 can be set arbitrarily. Further, in the present embodiment, the electronic scanning probe of the linear scanning method is adopted for the ultrasonic probe 2, but either the electronic scanning method or the mechanical scanning method may be adopted, and the linear scanning method, Either a sector scanning method or a convex scanning method can be adopted.

振動子210は、圧電体とその変形(伸縮)により電荷が現れる両端に設けられた電極とを有する圧電素子を備えた複数の振動子である。 The vibrator 210 is a plurality of vibrators including a piezoelectric element having a piezoelectric body and electrodes provided at both ends where electric charges appear due to deformation (expansion and contraction) of the piezoelectric body.

複数の振動子210のそれぞれに対して駆動信号としての電圧パルスが供給されることで、当該電圧パルスが供給された振動子の圧電体は、当該圧電体に生じる電界に応じて変形(伸縮)し、超音波が発信される。発信された超音波は、電圧パルスが供給された所定数の振動子列に含まれる振動子210の位置、方向、発信された超音波の集束方向及びタイミングのずれ(遅延)の大きさに応じた位置、方向に出射される。また、振動子210に所定の周波数帯の超音波(被検体での反射波)が入射すると、その音圧により圧電体の厚さが変動(振動)することで当該変動量に応じた電荷が生じ、当該電荷量に応じた電気信号に変換し、受信信号として出力される。 By supplying a voltage pulse as a drive signal to each of the plurality of vibrators 210, the piezoelectric body of the vibrator to which the voltage pulse is supplied is deformed (expanded and contracted) according to the electric field generated in the piezoelectric body. Then, ultrasonic waves are transmitted. The transmitted ultrasonic waves depend on the position and direction of the vibrators 210 included in the predetermined number of vibrator trains to which the voltage pulses are supplied, the focusing direction of the transmitted ultrasonic waves, and the magnitude of the timing deviation (delay). It is emitted in the correct position and direction. Further, when an ultrasonic wave (reflected wave in a subject) in a predetermined frequency band is incident on the vibrator 210, the thickness of the piezoelectric body fluctuates (vibrates) due to the sound pressure, and an electric charge corresponding to the fluctuating amount is generated. It is generated, converted into an electric signal according to the amount of electric charge, and output as a received signal.

切替設定部24は、超音波の送受信を振動子210の2次元配列の短軸方向(エレベーション方向)にわたり行うための振動子210の送受信シーケンスの設定を記憶し、当該設定に応じた各振動子210に対応するスイッチング素子230のオンオフを切替動作させる。振動子210の送受信シーケンスについては、後述する。 The switching setting unit 24 stores the setting of the transmission / reception sequence of the vibrator 210 for transmitting / receiving ultrasonic waves over the short axis direction (elevation direction) of the two-dimensional array of the vibrator 210, and each vibration according to the setting. The switching element 230 corresponding to the child 210 is switched on and off. The transmission / reception sequence of the vibrator 210 will be described later.

ケーブル5は、その両端にそれぞれ超音波診断装置本体1とのコネクター(図示略)及び超音波探触子2とのコネクター(図示略)を有し、超音波探触子2は、このケーブル5により超音波診断装置本体1に対して着脱可能に構成されている。ケーブル5は、超音波探触子2と一体に形成されていてもよい。 The cable 5 has a connector (not shown) with the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 and a connector (not shown) with the ultrasonic probe 2 at both ends thereof, and the ultrasonic probe 2 is the cable 5. It is configured to be removable from the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1. The cable 5 may be formed integrally with the ultrasonic probe 2.

ここで、図3〜図7を参照して、超音波探触子2のより詳細な構成および動作を説明する。図3は、超音波探触子2における振動子210の配列の一例を示す図である。図4(a)は、超音波ガイド下穿刺における平行法を示す概略図である。図4(b)は、超音波ガイド下穿刺における交差法を示す概略図である。図5は、超音波探触子2の短軸方向における概略構成を示す図である。図6(a)は、振動子VA,VB,VCの方位角に対する指向性を示す図である。図6(b)は、ピークを合せた振動子VA,VB,VCの方位角に対する指向性を示す図である。図7は、通常の音響レンズ220Dで覆われた振動子VA,VB,VCを示す図である。 Here, a more detailed configuration and operation of the ultrasonic probe 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 7. FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of the vibrators 210 in the ultrasonic probe 2. FIG. 4A is a schematic view showing a parallel method in ultrasonic guided puncture. FIG. 4B is a schematic view showing a crossing method in ultrasonic guided puncture. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic probe 2 in the minor axis direction. FIG. 6A is a diagram showing the directivity of the vibrators VA, VB, and VC with respect to the azimuth angle. FIG. 6B is a diagram showing the directivity of the vibrators VA, VB, and VC with the peaks combined with respect to the azimuth angle. FIG. 7 is a diagram showing oscillators VA, VB, and VC covered with a normal acoustic lens 220D.

図3に示すように、超音波診断装置Uでは、振動子210は、所定のラテラル方向(走査方向)と、ラテラル方向に直交するエレベーション方向と、で規定される二次元面(平面でなくても良い)内でマトリクス状に配列された複数の振動子ある。通常、ラテラル方向への振動子210の配列数は、エレベーション方向への振動子210の配列数よりも多く、ラテラル方向が長軸方向、エレベーション方向が短軸方向となる。振動子210は、短軸方向に3列(列a,b,c)の振動子群を有し、各列で長軸方向に複数段(段1,2…)の振動子が配列されている。ここで、列aの振動子群を便宜的に振動子VAと表現し、同様に、列b,cの振動子群を便宜的に振動子VB,VCと表現する。また、段x、列yの1つの振動子を、振動子Vxyと表現する。 As shown in FIG. 3, in the ultrasonic diagnostic apparatus U, the vibrator 210 has a two-dimensional plane (not a plane) defined by a predetermined lateral direction (scanning direction) and an elevation direction orthogonal to the lateral direction. There are a plurality of oscillators arranged in a matrix within (may be). Normally, the number of arrangements of the vibrators 210 in the lateral direction is larger than the number of arrangements of the vibrators 210 in the elevation direction, the lateral direction is the major axis direction, and the elevation direction is the minor axis direction. The vibrator 210 has a group of vibrators in three rows (rows a, b, c) in the minor axis direction, and a plurality of stages (stages 1, 2, ...) Of vibrators are arranged in each row in the major axis direction. There is. Here, the oscillator group in the column a is conveniently referred to as the oscillator VA, and similarly, the oscillator group in the columns b and c is referred to as the oscillators VB and VC for the sake of convenience. Further, one oscillator in the stage x and the column y is expressed as an oscillator Vxy.

通常のBモード(断層)画像を生成する場合には、列bの振動子VBを用いて長軸方向に駆動する振動子を順次ずらしながら超音波の送受信を行う。 When generating a normal B mode (fault) image, ultrasonic waves are transmitted and received while sequentially shifting the vibrators driven in the major axis direction using the vibrator VB in row b.

ここで、図4(a)、図4(b)を参照して、超音波ガイド下における穿刺針3の穿刺法として、平行法と、交差法と、を説明する。 Here, the parallel method and the crossing method will be described as the puncture method of the puncture needle 3 under ultrasonic guidance with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).

図4(a)に示すように、平行法は、被検体SUの穿刺による組織取得などのターゲットTに向かって、長軸方向に平行に穿刺針3を刺入する方法である。図4(b)に示すように、交差法は、被検体SUのターゲットTに向かって、長軸方向に直交な方向に穿刺針3を刺入する方法である。平行法及び交差法は、用途により使い分けられる。穿刺を行なう部位や、穿刺の目的によりどちらの手法を用いるかが決まることが多いが、術者の経験値により選択される場合もある。 As shown in FIG. 4A, the parallel method is a method in which the puncture needle 3 is inserted parallel to the target T in the longitudinal direction, such as tissue acquisition by puncturing the subject SU. As shown in FIG. 4B, the crossing method is a method of inserting the puncture needle 3 in a direction orthogonal to the long axis direction toward the target T of the subject SU. The parallel method and the crossing method are used properly depending on the application. Which method is used is often determined by the site to be punctured and the purpose of puncture, but it may be selected based on the experience value of the operator.

平行法においては、穿刺針を刺入する場合、超音波探触子の長軸端から穿刺針を被検体SUに刺し、振動子VBに対応する1列の長軸の穿刺針で形成される断層面内を深いところに向かって刺入していることになる。この際に断層面内から穿刺針3が短軸方向に逸れてしまった場合、従来の超音波診断装置では、穿刺針3が描写されなくなってしまう。 In the parallel method, when the puncture needle is inserted, the puncture needle is punctured into the subject SU from the long axis end of the ultrasonic probe, and the puncture needle is formed by a row of long axis puncture needles corresponding to the vibrator VB. It means that the needle is puncturing deep in the fault plane. At this time, if the puncture needle 3 deviates from the tomographic plane in the minor axis direction, the puncture needle 3 cannot be depicted by the conventional ultrasonic diagnostic apparatus.

交差法においては、超音波探触子の短軸側から穿刺針3を被検体SUに斜めに刺入して、超音波探触子直下にあるターゲットTに刺入する。従来の交差法において、一般の超音波探触子を用いると、体表に刺した穿刺針3は、かなりの深さになっても超音波画像には表示されず、ターゲットTの直近において、初めて超音波画像に穿刺針の像が現れる。このため、刺入した穿刺針3が正しい方向に向かって進んでいるのかを知ることが難しい。 In the crossing method, the puncture needle 3 is obliquely inserted into the subject SU from the short axis side of the ultrasonic probe, and is inserted into the target T directly under the ultrasonic probe. In the conventional crossing method, when a general ultrasonic probe is used, the puncture needle 3 pierced on the body surface is not displayed in the ultrasonic image even at a considerable depth, and in the immediate vicinity of the target T, For the first time, an image of a puncture needle appears on an ultrasound image. Therefore, it is difficult to know whether the puncture needle 3 that has been inserted is moving in the correct direction.

本実施の形態では、平行法及び交差法のいずれにおいても、広い領域で穿刺針3を捕捉するため、同一時刻で、振動子VBによる超音波画像のフレームに加えて、振動子VAによる超音波画像のフレームと、振動子VCによる超音波画像のフレームと、を得るものとする。 In the present embodiment, in order to capture the puncture needle 3 in a wide area in both the parallel method and the crossing method, in addition to the frame of the ultrasonic image by the vibrator VB at the same time, the ultrasonic wave by the vibrator VA It is assumed that the frame of the image and the frame of the ultrasonic image by the vibrator VC are obtained.

図5に示すように、超音波探触子2は、長軸端から見た短軸方向において、音響レンズ220と、振動子VA,VB,VCと、振動子VA,VB,VCにそれぞれ対応するスイッチング素子230のスイッチSWA,SWB,SWCと、を有する。なお、音響レンズ220と振動子VA,VB,VCとの間に配置される音響整合層や、振動子VA,VB,VCの超音波出射方向と逆側に配置されるバッキング材などは、図示を省略しているものとする。 As shown in FIG. 5, the ultrasonic probe 2 corresponds to the acoustic lens 220, the vibrators VA, VB, and VC, and the vibrators VA, VB, and VC, respectively, in the short axis direction when viewed from the long axis end. It has switches SWA, SWB, and SWC of the switching element 230. The acoustic matching layer arranged between the acoustic lens 220 and the vibrators VA, VB, and VC, and the backing material arranged on the side opposite to the ultrasonic emission direction of the vibrators VA, VB, and VC are shown in the figure. Is omitted.

音響レンズ220は、振動子VA,VB,VCから出射された超音波ビーム(送信超音波)を集束させる非球面形状のレンズである。音響レンズ220は、振動子VAから出射される超音波ビームBaが通過するレンズ部221Aと、振動子VBから出射される超音波ビームBbが通過するレンズ部221Bと、振動子VCから出射される超音波ビームBcが通過するレンズ部221Cと、を有する。 The acoustic lens 220 is an aspherical lens that focuses ultrasonic beams (transmitted ultrasonic waves) emitted from the vibrators VA, VB, and VC. The acoustic lens 220 is emitted from the lens unit 221A through which the ultrasonic beam Ba emitted from the vibrator VA passes, the lens unit 221B through which the ultrasonic beam Bb emitted from the vibrator VB passes, and the vibrator VC. It has a lens portion 221C through which the ultrasonic beam Bc passes.

スイッチSWAは、切替設定部24、ケーブル5を介して、送受信切替部14からの振動子VAの各振動子への駆動信号の入力、受信信号の出力を独立にオンオフ可能なスイッチである。スイッチSWBは、切替設定部24、ケーブル5を介して、送受信切替部14からの振動子VBの各振動子への駆動信号の入力、受信信号の出力を独立にオンオフ可能なスイッチである。スイッチSWCは、切替設定部24、ケーブル5を介して、送受信切替部14からの振動子VCの各振動子への駆動信号の入力、受信信号の出力を独立にオンオフ可能なスイッチである。 The switch SWA is a switch capable of independently turning on / off the input of the drive signal and the output of the received signal from the transmission / reception switching unit 14 to each vibrator of the vibrator VA via the switching setting unit 24 and the cable 5. The switch SWB is a switch capable of independently turning on / off the input of the drive signal and the output of the received signal from the transmission / reception switching unit 14 to each vibrator of the vibrator VB via the switching setting unit 24 and the cable 5. The switch SWC is a switch capable of independently turning on / off the input of the drive signal and the output of the received signal from the transmission / reception switching unit 14 to each oscillator of the oscillator VC via the switching setting unit 24 and the cable 5.

また、本実施の形態において、振動子VA,VB,VCは、超音波ビームBa,Bb,Bcがある程度の深さまでおおよそ重ならず、かつ隙間があかないように、配置されている。 Further, in the present embodiment, the vibrators VA, VB, and VC are arranged so that the ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc do not substantially overlap to a certain depth and there are no gaps.

振動子VBの短軸幅は、通常の超音波走査に耐えうるだけの幅を持つ。振動子VBを覆う音響レンズ220のレンズ部221Bは、通常の超音波走査に用いることが可能なビーム形成能力を有しているものとする。振動子VA,VCの短軸幅は、振動子VBより狭くともよいが、刺入された穿刺針3の反射波(エコー)が十分得られるだけの幅を持つものとする。なお、振動子VA,VCを覆う音響レンズ220のレンズ部221A,221Cは、レンズ部221Bに比べて曲率半径が大きくなるような非球面形状が望ましいが、斜め平坦の形状を用いることも可能である。また、斜めでなく平坦という形状もまったく不可ではないが、後に述べる振動子VBによる超音波ビームBbとの融合を考えると斜めであるほうが望ましい。レンズ部221Bのレンズ形状も、通常の超音波走査において不都合(たとえばサイドローブが大きくなるなど)が起こらなければ、レンズ部221A,221Cと滑らかに接続できるという利点において、非球面形状であってもよい。 The minor axis width of the vibrator VB is wide enough to withstand normal ultrasonic scanning. It is assumed that the lens portion 221B of the acoustic lens 220 that covers the vibrator VB has a beam forming ability that can be used for normal ultrasonic scanning. The minor axis width of the vibrators VA and VC may be narrower than that of the vibrator VB, but the width is sufficient to obtain the reflected wave (echo) of the punctured needle 3 inserted. The lens portions 221A and 221C of the acoustic lens 220 that covers the vibrators VA and VC preferably have an aspherical shape having a larger radius of curvature than the lens portion 221B, but an obliquely flat shape can also be used. be. Further, although it is not impossible to have a flat shape instead of an oblique shape, it is desirable that the shape is oblique in consideration of the fusion with the ultrasonic beam Bb by the vibrator VB described later. Even if the lens shape of the lens portion 221B is an aspherical shape, it can be smoothly connected to the lens portions 221A and 221C as long as there is no inconvenience in normal ultrasonic scanning (for example, the side lobe becomes large). good.

穿刺針3の位置を的確に捕捉するためには、振動子VA,VB,VCで送受信される超音波ビームBa,Bb,Bcの占める位置は、排他的であることが望ましい。排他的であることによって穿刺針3からの反射波(エコー)は、振動子VA,VB,VCのいずれか1つからの反射波にしか含まれないため、判別が容易になるためである。 In order to accurately capture the position of the puncture needle 3, it is desirable that the positions occupied by the ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc transmitted and received by the vibrators VA, VB, and VC are exclusive. By being exclusive, the reflected wave (echo) from the puncture needle 3 is included only in the reflected wave from any one of the vibrators VA, VB, and VC, so that it is easy to discriminate.

しかしながら、超音波ビームの指向性は、なだらかな裾野を持つ形状をしているために、各超音波ビームBa,Bb,Bcは裾野において重なりあうため、図5に示すように、完全に排他的にはならない。図6(a)は、ある深さにおける超音波ビームBa,Bb,Bcの重なりを示している。図6(a)において、横軸が短軸方向の方位角を示し、縦軸が指向性を示し、振動子VA,VB,VCによる超音波ビームBa,Bb,Bcのビーム形状が示されている。どの超音波ビームに穿刺針3の反射波が含まれるかの判別を容易にするためには、好ましくは隣接する超音波ビームが同じレベルになる点(図6(a)では点ab、点bc)は、送信又は受信の超音波ビームのピークから−6[dB]〜−12[dB]であることが経験上明らかになっている。 However, since the directivity of the ultrasonic beam has a shape having a gentle base, the ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc overlap at the base, and therefore, as shown in FIG. 5, they are completely exclusive. It does not become. FIG. 6A shows the overlap of the ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc at a certain depth. In FIG. 6A, the horizontal axis shows the azimuth in the short axis direction, the vertical axis shows the directivity, and the beam shapes of the ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc by the vibrators VA, VB, and VC are shown. There is. In order to facilitate the determination of which ultrasonic beam contains the reflected wave of the piercing needle 3, it is preferable that the adjacent ultrasonic beams have the same level (points ab and bc in FIG. 6A). ) Is -6 [dB] to -12 [dB] from the peak of the transmitted or received ultrasonic beam.

超音波ビームのピークに関しては振動子VBによる超音波ビームBbのピークを基準とするのが望ましいが、例えば、振動子VBの短軸幅に比較して、振動子VA,VCの短軸幅が狭い場合には、超音波ビームBa,Bcの高さが超音波ビームBbのピークの高さに比較して、低くなることが想定される。この超音波ビームの高さの差異については、あらかじめ計算により求めることができ、計算値を用いて補正することが可能である。図6(b)は、図6(a)の振動子VA,VCの指向性のピークの高さを、振動子VBの指向性の高さに揃えたものである。振動子間の感度に差異が大きい場合はこのようにして、針位置の捕捉を正確に行うことができるようになる。また、深さによっても振動子間の感度の差異が発生するので、差異が大きい場合は補正をおこなってもよい。 Regarding the peak of the ultrasonic beam, it is desirable to use the peak of the ultrasonic beam Bb by the vibrator VB as a reference. For example, the short axis width of the vibrators VA and VC is larger than the short shaft width of the vibrator VB. When it is narrow, it is assumed that the heights of the ultrasonic beams Ba and Bc are lower than the peak heights of the ultrasonic beams Bb. The difference in height of the ultrasonic beam can be obtained by calculation in advance and can be corrected by using the calculated value. FIG. 6B shows that the heights of the directivity peaks of the vibrators VA and VC of FIG. 6A are aligned with the heights of the directivity of the vibrator VB. When there is a large difference in sensitivity between the vibrators, the needle position can be accurately captured in this way. Further, since the difference in sensitivity between the vibrators also occurs depending on the depth, if the difference is large, correction may be performed.

ここで、本実施の形態における音響レンズ220の適切な形状を説明する。まず、図7に示すように、振動子VA,VB,VCが、通常の短軸用レンズが単に連接された形状の音響レンズ220Dで覆われている構成を考える。この場合には、それぞれの振動子VA,VB,VCからの超音波ビームは、矢印で図示したように平行な指向性を持つ。しかし、振動子VBの超音波ビームは、振動子VB付近から焦点に向かって超音波ビームが細くなる。つまり、振動子VA及びVCによる超音波ビームは、振動子VBの細くなる超音波ビームの左右を埋める(指向性を持つ)必要がある。振動子VAの超音波ビームと振動子VBの超音波ビームとの指向性に、又は振動子VCの超音波ビームと振動子VBの超音波ビームとの指向性に、隙間(厳密には双方の超音波ビームの感度が低いゾーン)があると、その部分に穿刺針3が位置したときに、捕捉が困難になる。したがって、振動子VAによる超音波ビーム、振動子VCによる超音波ビームが内側に偏向するような音響レンズのレンズ形状であることが望ましい。 Here, an appropriate shape of the acoustic lens 220 according to the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 7, consider a configuration in which the vibrators VA, VB, and VC are covered with an acoustic lens 220D in which a normal short-axis lens is simply connected. In this case, the ultrasonic beams from the respective transducers VA, VB, and VC have parallel directivity as shown by the arrows. However, in the ultrasonic beam of the vibrator VB, the ultrasonic beam becomes thinner from the vicinity of the vibrator VB toward the focal point. That is, the ultrasonic beam produced by the vibrators VA and VC needs to fill the left and right sides of the thinned ultrasonic beam of the vibrator VB (have directivity). There is a gap (strictly speaking, both) in the directivity of the ultrasonic beam of the vibrator VA and the ultrasonic beam of the vibrator VB, or in the directionality of the ultrasonic beam of the vibrator VC and the ultrasonic beam of the vibrator VB. If there is a zone in which the sensitivity of the ultrasonic beam is low), it becomes difficult to capture the puncture needle 3 when it is located in that portion. Therefore, it is desirable that the lens shape of the acoustic lens is such that the ultrasonic beam by the vibrator VA and the ultrasonic beam by the vibrator VC are deflected inward.

しかし、振動子VA,VCの超音波ビームが振動子VA,VCに近い、浅い位置で集束すると、交差法の穿刺において、刺入した穿刺針3がなかなか超音波ビームの中に入ってこない、つまり捕捉できない。このことから考えると、振動子VA,VCの超音波ビームは、偏向するが、集束位置が深い位置にある、又は集束しないことが望ましい。 However, when the ultrasonic beams of the vibrators VA and VC are focused at a shallow position close to the vibrators VA and VC, the punctured needle 3 that has been inserted does not easily enter the ultrasonic beam in the crossing method puncture. That is, it cannot be captured. Considering this, it is desirable that the ultrasonic beams of the vibrators VA and VC are deflected, but the focusing position is deep or not focused.

振動子VAによる超音波ビーム、振動子VCによる超音波ビームが内側に偏向するようなレンズ形状の音響レンズを用いた場合には、深さが深くなるにつれ、振動子VA,VCによる超音波ビームは、振動子VBによる中央の超音波ビームと重なってしまい、穿刺針3位置の判別ができなくなる。したがって、偏向角度はあまり大きすぎないようにし、臨床上問題がない深さまで、針位置の判別ができるよう、各振動子VA,VB,VCによる超音波ビームが分離することが望ましい。 When an acoustic lens having a lens shape such that the ultrasonic beam by the vibrator VA and the ultrasonic beam by the vibrator VC is deflected inward is used, the ultrasonic beam by the vibrators VA and VC becomes deeper. Overlaps with the central ultrasonic beam by the vibrator VB, making it impossible to determine the position of the piercing needle 3. Therefore, it is desirable that the ultrasonic beams by the vibrators VA, VB, and VC are separated so that the deflection angle is not too large and the needle position can be determined to a depth where there is no clinical problem.

どの深さまで分離されるのかは、診断部位にもよるが、例えば超音波探触子2として高周波リニアプローブを用いる場合においては、25〜30[mm]までは分離可能であることが望ましい。上記のような条件に合う音響レンズの形状としては、図5に示すような非球面形状の音響レンズ220のレンズ形状が挙げられる。音響レンズ220においては、振動子VBに対応するレンズ部221Bで曲率がきつく(曲率半径が小さく)、振動子VA及びVCに対応するレンズ部221A,221Cでは、曲率が緩い(曲率半径が大きい)形状となっている。 The depth of separation depends on the diagnostic site, but when a high-frequency linear probe is used as the ultrasonic probe 2, it is desirable that the separation can be performed up to 25 to 30 [mm]. Examples of the shape of the acoustic lens that meets the above conditions include the lens shape of the aspherical acoustic lens 220 as shown in FIG. In the acoustic lens 220, the lens portion 221B corresponding to the transducer VB has a tight curvature (the radius of curvature is small), and the lens portions 221A and 221C corresponding to the transducers VA and VC have a loose curvature (the radius of curvature is large). It has a shape.

平行法において、図5に示すように、音響レンズ220を用いるが、スイッチSWBをオンにし、スイッチSWA,SWCをオフにした場合には、振動子VBを用いて超音波の送受信を行うが、この場合に動作については、上述したように、従来の超音波診断装置の超音波の送受信と変わらない。 In the parallel method, as shown in FIG. 5, an acoustic lens 220 is used, but when the switch SWB is turned on and the switches SWA and SWC are turned off, ultrasonic waves are transmitted and received using the vibrator VB. In this case, the operation is the same as that of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus for transmitting and receiving ultrasonic waves, as described above.

仮にスイッチSWAをオンにし、スイッチSWB,SWCをオフにした場合には、振動子VAにより超音波の送受信が行われるが、振動子VAに対応するレンズ部221Aが略斜めの非球面形状であるために、超音波の送受信ビームは、振動子中心側に偏向し、かつ送受信ビームと中心線の交点は、振動子VBに対応するレンズ部221Bの集束点に比較して遠い位置になる。レンズ部221A,221Cに曲率を設ける場合は、この交点付近で集束するような曲率にすることが望ましい。音響レンズ220、振動子VA,VB,VCにより形成した各超音波の送受信ビームは、所望の深さまで、それぞれが重複することなく、また、隙間(センシング上の死角)があくこともない。本実施の形態では、平行法において、振動子VBを用いた断層画像のほか、振動子VA,VCのそれぞれを用いた断層画像を形成するため、振動子VBによる断層画像面から逸れた穿刺針を捕捉することが可能である。 If the switch SWA is turned on and the switches SWB and SWC are turned off, ultrasonic waves are transmitted and received by the vibrator VA, but the lens portion 221A corresponding to the vibrator VA has a substantially oblique aspherical shape. Therefore, the transmission / reception beam of ultrasonic waves is deflected toward the center of the vibrator, and the intersection of the transmission / reception beam and the center line is located far from the focusing point of the lens unit 221B corresponding to the vibrator VB. When the lens portions 221A and 221C are provided with a curvature, it is desirable that the curvature be such that the lens portions 221A and 221C are focused near this intersection. The transmission / reception beams of the ultrasonic waves formed by the acoustic lens 220 and the vibrators VA, VB, and VC do not overlap each other up to a desired depth, and there is no gap (blind spot on sensing). In the present embodiment, in the parallel method, in order to form a tomographic image using the vibrator VB and a tomographic image using each of the vibrators VA and VC, the puncture needle deviated from the tomographic image plane by the vibrator VB. It is possible to capture.

また、交差法について、図4(b)に示すように、本実施の形態の超音波探触子2においては、被検体SU内のターゲットTは、振動子VBによる断層画像内にある。一方で刺入されてきた穿刺針3は、振動子VA(又は振動子VC)による断層画像において、通常の超音波探触子を用いた場合に比較してかなり早くに捕捉可能である。一例としては、刺入角45度で深さ1cmのターゲットに対し刺入した場合、振動子VBの超音波ビーム幅が1.8mmだとすると、通常の超音波探触子では、ターゲット手前約1mmにおいて初めて穿刺針が映ったのに対し、本実施形態の超音波探触子2では、約4mm手前から確認が可能であった。このように、本実施の形態の交差法を行った場合、ターゲットTより、かなり手前から穿刺針3の位置の確認ができ、穿刺作業を容易にすることができる。 Regarding the crossing method, as shown in FIG. 4B, in the ultrasonic probe 2 of the present embodiment, the target T in the subject SU is in the tomographic image by the vibrator VB. On the other hand, the puncture needle 3 that has been inserted can be captured in the tomographic image by the vibrator VA (or the vibrator VC) much earlier than when a normal ultrasonic probe is used. As an example, when puncturing a target with a puncture angle of 45 degrees and a depth of 1 cm, assuming that the ultrasonic beam width of the vibrator VB is 1.8 mm, with a normal ultrasonic probe, at about 1 mm in front of the target. While the puncture needle was shown for the first time, the ultrasonic probe 2 of the present embodiment could be confirmed from about 4 mm in front. As described above, when the crossing method of the present embodiment is performed, the position of the puncture needle 3 can be confirmed considerably before the target T, and the puncture operation can be facilitated.

ここで、図3を参照して、本実施の形態の振動子210の送受信シーケンスを説明する。上述したように、音響レンズ220、振動子VA,VB,VC、スイッチSWA,SWB,SWCを用いる構成において、振動子VBで形成された超音波ビームBbから逸脱した穿刺針3の反射波(エコー)を得るために、振動子VA,VBを用いて超音波の送受信を行うが、この場合の走査(超音波送受信)は、例えば、振動子V1a,V1b,V1c,V2a,V2b,V2c,V3a,V3b,V3c…の順に行うことができる。このような走査シーケンスが、切替設定部24に記憶されている。 Here, the transmission / reception sequence of the vibrator 210 of the present embodiment will be described with reference to FIG. As described above, in the configuration using the acoustic lens 220, the vibrators VA, VB, VC, and the switches SWA, SWB, SWC, the reflected wave (echo) of the piercing needle 3 deviating from the ultrasonic beam Bb formed by the vibrator VB. ) Is transmitted and received using the vibrators VA and VB, and the scanning (ultrasonic wave transmission and reception) in this case is, for example, the vibrators V1a, V1b, V1c, V2a, V2b, V2c, V3a. , V3b, V3c ... Such a scanning sequence is stored in the switching setting unit 24.

しかし、この場合、送受信回数が3倍となるため、Bモード断層画像表示のフレームレートは3分の1に低下してしまう。そこで穿刺針3の捕捉のための振動子VA,VCの走査を間引いて、例えば、振動子V1a,V1b,V1c,V2b,V3a,V3b,V3c,V4b,V5a,V5b,V5c…の順に行い、フレームレートの低下をおさえることも可能である。なお、上記の説明は、簡略化のため長軸方向に1つの振動子を走査に用いる場合を説明したが、実際には長軸方向の送受信ビーム形成のために複数の振動子を用いる。また、この他に、すでに公知である長軸方向の並列受信などを用いてフレームレートを上げるなどの方法を適用することも可能である。 However, in this case, since the number of transmissions and receptions is tripled, the frame rate of the B-mode tomographic image display is reduced to one-third. Therefore, the scanning of the vibrators VA and VC for capturing the puncture needle 3 is thinned out, and for example, the vibrators V1a, V1b, V1c, V2b, V3a, V3b, V3c, V4b, V5a, V5b, V5c ... It is also possible to suppress the decrease in frame rate. In the above description, a case where one oscillator is used for scanning in the major axis direction is described for simplification, but in reality, a plurality of oscillators are used for forming a transmission / reception beam in the major axis direction. In addition to this, it is also possible to apply a method such as increasing the frame rate by using parallel reception in the long axis direction, which is already known.

次に、図8〜図11を参照して、超音波診断装置Uの動作を説明する。図8は、穿刺針画像表示処理を示すフローチャートである。図9(a)は、平行法において穿刺針3のずれ角度θを示す超音波探触子2の上面概略図である。図9(b)は、平行法において振動子VBのみを用いて生成した超音波画像を示す図である。図9(c)は、平行法において振動子VA,VB,VCを用いて生成した合成画像を示す図である。図10(a)は、交差法において振動子VBのみを用いて生成した超音波画像を示す図である。図10(b)は、交差法において振動子VA,VB,VCを用いて生成した合成画像を示す図である。図11は、超音波探触子2の短軸方向における振動子VA,VB,VCによる超音波ビームBabcを示す概略図である。 Next, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus U will be described with reference to FIGS. 8 to 11. FIG. 8 is a flowchart showing the puncture needle image display process. FIG. 9A is a schematic top view of the ultrasonic probe 2 showing the deviation angle θ of the puncture needle 3 in the parallel method. FIG. 9B is a diagram showing an ultrasonic image generated by using only the vibrator VB in the parallel method. FIG. 9C is a diagram showing a composite image generated by using the vibrators VA, VB, and VC in the parallel method. FIG. 10A is a diagram showing an ultrasonic image generated by using only the vibrator VB in the crossing method. FIG. 10B is a diagram showing a composite image generated by using the vibrators VA, VB, and VC in the crossing method. FIG. 11 is a schematic view showing an ultrasonic beam Bbc by vibrators VA, VB, and VC in the short axis direction of the ultrasonic probe 2.

図8を参照して、超音波診断装置Uで実行される穿刺針画像表示処理を説明する。穿刺針画像表示処理は、医師などの操作者が被検体SUの組織取得などを行う対象としてのターゲットTに穿刺針3を刺入する穿刺作業を行う場合に、被検体内の穿刺針3のBモード断層画像をライブ表示して穿刺作業を補助する処理である。 The puncture needle image display process executed by the ultrasonic diagnostic apparatus U will be described with reference to FIG. In the puncture needle image display processing, when an operator such as a doctor performs a puncture operation of inserting the puncture needle 3 into the target T as a target for acquiring the tissue of the subject SU, the puncture needle 3 in the subject This is a process of assisting the puncture work by displaying the B-mode tomographic image live.

予め、例えば、超音波診断装置Uが設けられた診察室で医師などの操作者が待機し、被検体SUとしての患者が当該診察室に入室してベッドに横になり、穿刺針3を用いた穿刺作業の準備ができているものとする。そして、超音波診断装置Uにおいて、操作入力部18を介して、操作者から穿刺針画像表示処理におけるフレームレートなどの各種設定情報入力及び穿刺針画像表示処理の実行指示を受け付けたことをトリガとして、制御部11は、ROMに記憶された穿刺針画像表示プログラムに従い、穿刺針画像表示処理を実行する。 In advance, for example, an operator such as a doctor waits in an examination room provided with an ultrasonic diagnostic apparatus U, a patient as a subject SU enters the examination room, lays down on a bed, and uses a puncture needle 3. It shall be ready for the puncture work that was done. Then, the ultrasonic diagnostic apparatus U receives various setting information input such as a frame rate in the puncture needle image display process and an execution instruction of the puncture needle image display process from the operator via the operation input unit 18 as a trigger. , The control unit 11 executes the puncture needle image display process according to the puncture needle image display program stored in the ROM.

先ず、制御部11は、送信駆動部12に駆動信号を生成開始させ、送受信切替部14を介して、切替設定部24に記憶された送受信シーケンスに応じたスイッチング素子230のスイッチングにより、当該駆動信号を振動子VA,VB,VCの各振動子に入力して送信超音波を出射し、反射超音波(エコー)を受信させ、送受信切替部14を介して、受信処理部13に受信信号を取得させる(ステップS11)。ステップS11で得られる受信信号は、各振動子VA,VB,VCに対応する同一時刻のフレームごとの受信信号が送受信シーケンスに応じた順に取得されていく。 First, the control unit 11 causes the transmission drive unit 12 to start generating a drive signal, and the drive signal is switched by switching the switching element 230 according to the transmission / reception sequence stored in the switching setting unit 24 via the transmission / reception switching unit 14. Is input to each of the vibrators VA, VB, and VC to emit transmitted ultrasonic waves, receive reflected ultrasonic waves (echo), and acquire a received signal to the reception processing unit 13 via the transmission / reception switching unit 14. (Step S11). As for the received signal obtained in step S11, the received signals for each frame at the same time corresponding to the vibrators VA, VB, and VC are acquired in the order corresponding to the transmission / reception sequence.

そして、制御部11は、画像生成部15により、ステップS11で受信処理部13から入力された振動子VAに対応する受信信号から1フレームのBモード画像データを生成させる(ステップS12)。そして、制御部11は、穿刺針同定部162により、ステップS12で生成された振動子VAに対応するBモード画像データから穿刺針3の針部分画像を抽出する(針部分画像以外の部分を捨てる)(ステップS13)。そして、制御部11は、穿刺針同定部162により、ステップS13で生成された画像データの針部分画像に振動子VAを示す赤色を着色する(ステップS14)。 Then, the control unit 11 causes the image generation unit 15 to generate one frame of B-mode image data from the reception signal corresponding to the vibrator VA input from the reception processing unit 13 in step S11 (step S12). Then, the control unit 11 extracts the needle portion image of the puncture needle 3 from the B mode image data corresponding to the vibrator VA generated in step S12 by the puncture needle identification unit 162 (discards the portion other than the needle portion image). ) (Step S13). Then, the control unit 11 colors the needle portion image of the image data generated in step S13 with red color indicating the vibrator VA by the puncture needle identification unit 162 (step S14).

また、制御部11は、画像生成部15により、ステップS11で受信処理部13から入力された振動子VCに対応する受信信号から1フレームのBモード画像データを生成させる(ステップS15)。ステップS15で生成されるBモード画像データは、ステップS12で生成されたBモード画像データと同時刻のフレームとなる。そして、制御部11は、穿刺針同定部162により、ステップS15で生成された振動子VCに対応するBモード画像データから穿刺針3の針部分画像を抽出する(ステップS16)。そして、制御部11は、穿刺針同定部162により、ステップS16で生成された画像データの針部分画像に振動子VCを示す緑色を着色する(ステップS17)。 Further, the control unit 11 causes the image generation unit 15 to generate one frame of B-mode image data from the reception signal corresponding to the vibrator VC input from the reception processing unit 13 in step S11 (step S15). The B-mode image data generated in step S15 is a frame at the same time as the B-mode image data generated in step S12. Then, the control unit 11 extracts the needle partial image of the puncture needle 3 from the B mode image data corresponding to the vibrator VC generated in step S15 by the puncture needle identification unit 162 (step S16). Then, the control unit 11 colors the needle portion image of the image data generated in step S16 with green indicating the vibrator VC by the puncture needle identification unit 162 (step S17).

また、制御部11は、画像生成部15により、ステップS11で受信処理部13から入力された振動子VBに対応する受信信号から1フレームのBモード画像データを生成させる(ステップS18)。ステップS18で生成されるBモード画像データは、ステップS12,S15で生成されたBモード画像データと同時刻のフレームとなる。そして、制御部11は、穿刺針同定部162により、ステップS18で生成された振動子VBに対応するBモード画像データから穿刺針3の針部分画像を抽出する(ステップS19)。そして、制御部11は、穿刺針同定部162により、ステップS19で生成された画像データの針部分画像に振動子VBを示す青色を着色する(ステップS20)。 Further, the control unit 11 causes the image generation unit 15 to generate one frame of B-mode image data from the reception signal corresponding to the vibrator VB input from the reception processing unit 13 in step S11 (step S18). The B-mode image data generated in step S18 is a frame at the same time as the B-mode image data generated in steps S12 and S15. Then, the control unit 11 extracts the needle partial image of the puncture needle 3 from the B mode image data corresponding to the vibrator VB generated in step S18 by the puncture needle identification unit 162 (step S19). Then, the control unit 11 colors the needle portion image of the image data generated in step S19 with blue indicating the vibrator VB by the puncture needle identification unit 162 (step S20).

ステップS14,S17,S20では、振動子VA,VB,VCのどれで得られた針部分画像かを、表現の種類としての色を異にしている。ステップS14,S17,S20での色の組合せは、一例であり、これに限定されるものではなく、例えば、緑−青−紫というようなグラデーションを用いてもよい。さらに、各針部分画像の別々に識別可能な表現の種類を他の種類に変えることとしてもよい。例えば、各針部分画像の別々に識別可能な表現として、彩度、輝度を異にする構成でもよく、点滅の有無や間隔などを異にする構成でもよく、複数種類の表現を組合せる構成でもよい。 In steps S14, S17, and S20, the color of the needle portion image obtained by any of the vibrators VA, VB, and VC is different as the type of expression. The color combination in steps S14, S17, and S20 is an example, and the color combination is not limited to this, and a gradation such as green-blue-purple may be used. Further, the type of the separately identifiable expression of each needle partial image may be changed to another type. For example, as a separately identifiable expression for each needle partial image, the saturation and brightness may be different, the presence / absence of blinking and the interval may be different, or a configuration in which a plurality of types of expressions are combined may be used. good.

ステップS11,S12,S15,S18では、最初に入力された各種設定情報に対応した処理が実行される。また、穿刺針画像表示処理の実行中に、操作入力部18を介して操作者から適宜各種設定情報が変更入力される構成としてもよい。また、操作入力部18を介して操作者から、ステップS14,S17,S20における針部分画像の表現(色)が各種設定情報として入力される構成としてもよい。 In steps S11, S12, S15, and S18, the processes corresponding to the various setting information initially input are executed. Further, various setting information may be appropriately changed and input from the operator via the operation input unit 18 during the execution of the puncture needle image display process. Further, the expression (color) of the needle partial image in steps S14, S17, and S20 may be input as various setting information from the operator via the operation input unit 18.

また、ステップS18の実行後、制御部11は、画像生成部15により、ステップS11で生成された1フレームの通常のBモード画像データを取得する(ステップS21)。そして、制御部11は、画像処理部16により、ステップS14で生成された赤の針部分画像と、ステップS17で生成された緑の針部分画像と、ステップS20で生成された青の針部分画像と、ステップS21で取得された1フレームのBモード画像データと、を合成させ、1フレームの合成画像データを生成させる(ステップS22)。そして、制御部11は、画像処理部16により、ステップS22で生成された1フレームの合成画像データを出力表示部19に表示させる(ステップS24)。 Further, after the execution of step S18, the control unit 11 acquires the normal B-mode image data of one frame generated in step S11 by the image generation unit 15 (step S21). Then, the control unit 11 has the image processing unit 16 the red needle partial image generated in step S14, the green needle partial image generated in step S17, and the blue needle partial image generated in step S20. And the 1-frame B-mode image data acquired in step S21 are combined to generate 1-frame composite image data (step S22). Then, the control unit 11 causes the image processing unit 16 to display the composite image data of one frame generated in step S22 on the output display unit 19 (step S24).

そして、制御部11は、操作入力部18を介して、操作者から穿刺針画像表示処理の終了指示が入力されたか否かを判別する(ステップS24)。終了しない場合(ステップS24;NO)、ステップS11に移行される。終了する場合(ステップS24;YES)、穿刺針画像表示処理が終了する。 Then, the control unit 11 determines whether or not the end instruction of the puncture needle image display process has been input from the operator via the operation input unit 18 (step S24). If it does not end (step S24; NO), the process proceeds to step S11. When finished (step S24; YES), the puncture needle image display process ends.

次いで、図9、図10を参照して、平行法、交差法における穿刺針画像表示処理の画像例を説明する。 Next, an image example of the puncture needle image display processing in the parallel method and the crossing method will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図9を参照して、平行法で穿刺作業をする場合に、穿刺針画像表示処理で生成及び表示される画像を説明する。まず、図9(a)に示すように、平行法として、被検体SUの表面に当てられた超音波探触子2を上から見た場合に、超音波探触子2の下方にあるターゲットへ穿刺針3を刺入する例を説明する。超音波探触子2の長軸方向の中心線Cからの穿刺針3の軸方向のずれを穿刺針3のずれ角度θとして表す。図9(a)の状態において、操作者は、超音波探触子2の長軸端から穿刺針3を刺入開始し、この時点では穿刺針3の位置が合っているが、刺入を進めるにつれて、ずれ角度θのために、穿刺針3の位置がターゲットから逸れていく。 An image generated and displayed by the puncture needle image display process will be described with reference to FIG. 9 when the puncture operation is performed by the parallel method. First, as shown in FIG. 9A, as a parallel method, when the ultrasonic probe 2 applied to the surface of the subject SU is viewed from above, the target below the ultrasonic probe 2 is viewed. An example of inserting the puncture needle 3 into the puncture needle 3 will be described. The axial deviation of the puncture needle 3 from the center line C in the long axis direction of the ultrasonic probe 2 is expressed as the deviation angle θ of the puncture needle 3. In the state of FIG. 9A, the operator starts inserting the puncture needle 3 from the long axis end of the ultrasonic probe 2, and at this point, the position of the puncture needle 3 is aligned, but the insertion is performed. As the needle advances, the position of the puncture needle 3 deviates from the target due to the deviation angle θ.

図9(a)に示す状態から穿刺針3が刺入され、穿刺針画像表示処理で、振動子VBのみを用いて、図9(b)に示す穿刺針3の針部分画像N12を有する超音波画像が表示されたものとする。つまり、ステップS11(振動子VBのみで送受信)、ステップS18〜S23の実行により表示された合成画像が表示される。ただし、図9(b)の超音波画像では、青を「格子模様」で表現し、図9(c)、図10(a)、図10(b)でも同様であるものとする。図9(b)の超音波画像では、振動子VBの超音波ビームの領域に含まれる穿刺針3が青で示されている。 The puncture needle 3 is inserted from the state shown in FIG. 9 (a), and the puncture needle image display process uses only the vibrator VB and has the needle partial image N12 of the puncture needle 3 shown in FIG. 9 (b). It is assumed that the ultrasonic image is displayed. That is, the composite image displayed by executing steps S11 (transmit / receive only by the vibrator VB) and steps S18 to S23 is displayed. However, in the ultrasonic image of FIG. 9 (b), blue is represented by a "checkerboard pattern", and the same applies to FIGS. 9 (c), 10 (a), and 10 (b). In the ultrasonic image of FIG. 9B, the puncture needle 3 included in the region of the ultrasonic beam of the vibrator VB is shown in blue.

そして、図9(b)の超音波画像の送受信と同じ状態かつ同じ時刻において、穿刺針画像表示処理で、振動子VA,VB,VCを用いて、図9(c)に示す合成画像を得た。ただし、図9(c)では、赤を「網掛け模様」で表現し、図10(b)でも同様であるものとする。図9(b)の合成画像では、振動子VBの超音波ビームの領域に含まれる穿刺針3の針部分画像N12が青で示されているとともに、矢印で示すように、振動子VAの超音波ビームの領域に含まれる穿刺針3の針部分画像N11が赤で示されている。 Then, in the same state and at the same time as the transmission and reception of the ultrasonic image of FIG. 9B, the composite image shown in FIG. 9C is obtained by using the vibrators VA, VB, and VC in the puncture needle image display processing. rice field. However, in FIG. 9 (c), red is represented by a “shaded pattern”, and the same applies to FIG. 10 (b). In the composite image of FIG. 9B, the needle partial image N12 of the puncture needle 3 included in the ultrasonic beam region of the vibrator VB is shown in blue, and as shown by the arrow, the ultrasonic beam of the vibrator VA is super The needle partial image N11 of the puncture needle 3 included in the region of the ultrasonic beam is shown in red.

図9(b)において、図9(c)の矢印と同じ位置に矢印を示したが、当該矢印の位置での穿刺針3は視認できない。このように、平行法において、振動子VA(又はVC)で捕捉した穿刺針3の針部分画像を、振動子VBを用いたBモード画像に付加するのみで、穿刺針3が中心線Cからずれたか否か、また逸れた方向がどちらかを分かりやすく明確に示すことができる。 In FIG. 9B, an arrow is shown at the same position as the arrow in FIG. 9C, but the puncture needle 3 at the position of the arrow is not visible. In this way, in the parallel method, the puncture needle 3 is moved from the center line C only by adding the needle partial image of the puncture needle 3 captured by the vibrator VA (or VC) to the B mode image using the vibrator VB. It is possible to clearly and clearly indicate whether or not the deviation has occurred and which direction the deviation has occurred.

次いで、図4(b)に示すように、交差法として、被検体SUの表面と45°の角度をなす方向から、超音波探触子2の下方にあるターゲットへ穿刺針3を刺入する例を説明する。この状態から穿刺針3が刺入され、従来方式と同様に、穿刺針画像表示処理で、振動子VBのみを用いて、図10(a)に示す穿刺針3の針部分画像N22を有する超音波画像が表示されたものとする。つまり、ステップS11(振動子VBのみで送受信)、ステップS18〜S23の実行により表示された超音波画像である。 Next, as shown in FIG. 4B, as a crossing method, the puncture needle 3 is inserted into the target below the ultrasonic probe 2 from a direction forming an angle of 45 ° with the surface of the subject SU. An example will be described. The puncture needle 3 is inserted from this state, and as in the conventional method, the puncture needle image display process uses only the vibrator VB and has the needle partial image N22 of the puncture needle 3 shown in FIG. 10 (a). It is assumed that the ultrasonic image is displayed. That is, it is an ultrasonic image displayed by executing steps S11 (transmission and reception only by the vibrator VB) and steps S18 to S23.

そして、図10(a)の超音波画像の送受信と同じ状態かつ同じ時刻において、穿刺針画像表示処理で、振動子VA,VB,VCを用いて、図10(b)に示す合成画像を得た。ただし、図10(b)では、緑を「ハッチング」で表現した。図10(b)の合成画像では、振動子VBの超音波ビームの領域に含まれる穿刺針3の針部分画像N22が青で示されているとともに、振動子VBの超音波断層画像の短軸方向の両隣に、振動子VAの超音波ビームの領域に含まれる穿刺針3の針部分画像N21が赤で示され、振動子VCの超音波ビームの領域に含まれる穿刺針3の針部分画像N23が緑で示されている。よって、振動子VC側の緑で示された浅い穿刺針3の一部と、振動子VBに対応するターゲットの深さ付近の青で示された穿刺針3の一部と、振動子VA側の赤で示された深い穿刺針3の一部と、が1つの物体として連続的に視認できる。 Then, in the same state and at the same time as the transmission and reception of the ultrasonic image of FIG. 10 (a), the composite image shown in FIG. 10 (b) is obtained by using the vibrators VA, VB, and VC in the puncture needle image display process. rice field. However, in FIG. 10B, green is represented by "hatching". In the composite image of FIG. 10B, the needle partial image N22 of the puncture needle 3 included in the region of the ultrasonic beam of the vibrator VB is shown in blue, and the short axis of the ultrasonic tomographic image of the vibrator VB is shown. The needle partial image N21 of the puncture needle 3 included in the ultrasonic beam region of the vibrator VA is shown in red on both sides of the direction, and the needle partial image of the puncture needle 3 included in the ultrasonic beam region of the transducer VC is shown in red. N23 is shown in green. Therefore, a part of the shallow puncture needle 3 shown in green on the oscillator VC side, a part of the puncture needle 3 indicated in blue near the depth of the target corresponding to the oscillator VB, and the oscillator VA side. A part of the deep puncture needle 3 shown in red is continuously visible as one object.

このように、交差法において、振動子VA,VCで捕捉した穿刺針3の針部分画像を、振動子VBを用いた超音波画像に付加するのみで、穿刺針3が見える範囲を拡大でき、穿刺針3の深さを色でわかりやすく明確に示すことができ、安全な穿刺作業を行うことができる。 In this way, in the crossing method, the visible range of the puncture needle 3 can be expanded only by adding the needle partial image of the puncture needle 3 captured by the vibrators VA and VC to the ultrasonic image using the vibrator VB. The depth of the puncture needle 3 can be clearly indicated by a color, and a safe puncture operation can be performed.

なお、穿刺針画像表示処理は、振動子VA,VB,VCの全てを超音波画像生成に用いる構成であるが、深部描写能力を向上するのが好ましい。 The puncture needle image display process uses all of the vibrators VA, VB, and VC for ultrasonic image generation, but it is preferable to improve the deep depiction ability.

2次元配列された複数の振動子の短軸方向の中心の振動子を用いて比較的浅い部位を描出し、短軸方向の全ての振動子を用いて比較的深い部分を描出する手法については、既に知られている。図11に示すように、超音波探触子2において、短軸方向の全ての振動子VA,VB,VC及び音響レンズ220を用いて生成される超音波ビームBabcの焦点距離は、短軸方向の中心の振動子VB及び音響レンズ220のレンズ部221Bを用いて生成される超音波ビームBbの焦点距離よりも長い。 Regarding the method of drawing a relatively shallow part using the center vibrator in the short axis direction of a plurality of two-dimensionally arranged vibrators and drawing a relatively deep part using all the vibrators in the short axis direction. , Already known. As shown in FIG. 11, in the ultrasonic probe 2, the focal distance of the ultrasonic beam Bab generated by using all the vibrators VA, VB, VC in the short axis direction and the acoustic lens 220 is in the short axis direction. It is longer than the focal distance of the ultrasonic beam Bb generated by using the vibrator VB at the center of the lens and the lens portion 221B of the acoustic lens 220.

超音波探触子2で、比較的深い部位を描出する場合においては、振動子VA,VCに対応するレンズ部221A,221Cについて、描出を行いたい深さで超音波ビームBacが短軸方向全体の中心(振動子VBの超音波ビームBbの位置)を通過するようにすること、また、描出を行いたい深さで、超音波ビームBabcが集束するような曲率を持たせることで、深部描写能力を向上でき望ましい。この描出を行いたい深さは、各振動子VA,VB,BCに対応する各超音波ビームBa,Bb,Bcが排他的となる所定の深さよりも深くなる。 When the ultrasonic probe 2 is used to depict a relatively deep part, the ultrasonic beam Bac moves the entire short axis direction at the depth desired to depict the lens portions 221A and 221C corresponding to the vibrators VA and VC. By passing through the center of the vibrator (the position of the ultrasonic beam Bb of the vibrator VB) and by giving a curvature so that the ultrasonic beam Bbc focuses at the depth to be visualized, deep depiction is performed. It is desirable because it can improve the ability. The depth at which this drawing is desired is deeper than the predetermined depth at which the ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc corresponding to the vibrators VA, VB, and BC are exclusive.

以上、本実施の形態によれば、超音波探触子2は、短軸方向に並んだ3つの長軸方向の列a,b,cに配列され、超音波を送受信する複数の振動子VA,VB,VCと、超音波が通過される音響レンズ220と、各列a,b,cの振動子VA,VB,VCへの駆動信号の入力及び受信信号の出力をオン/オフするスイッチング素子230(スイッチSWA,SWB,SWC)と、を備える。音響レンズ220は、第1の所定の深さまで各列の振動子VA,VB,VCで送受信される複数の超音波ビームBa,Bb,Bcを排他的に形成する形状を有する。第1の所定の深さは、診断部位に応じた深さであり、例えば25〜30[mm]である。 As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic probes 2 are arranged in three rows a, b, and c in the major axis direction arranged in the minor axis direction, and a plurality of vibrators VA for transmitting and receiving ultrasonic waves. , VB, VC, an acoustic lens 220 through which ultrasonic waves pass, and a switching element that turns on / off the input of drive signals and the output of received signals to the vibrators VA, VB, and VC of rows a, b, and c. 230 (switches SWA, SWB, SWC) and. The acoustic lens 220 has a shape that exclusively forms a plurality of ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc transmitted and received by the vibrators VA, VB, and VC in each row up to a first predetermined depth. The first predetermined depth is a depth according to the diagnosis site, for example, 25 to 30 [mm].

このため、各列a,b,cの振動子VA,VB,VCを切替えて用いて生成した各列a,b,cのBモード画像データを合成することにより、その合成画像において、処置具として被検体内に刺入された穿刺針3の位置を正確かつ容易に認識できる。 Therefore, by synthesizing the B-mode image data of each of the columns a, b, and c generated by switching the vibrators VA, VB, and VC of the columns a, b, and c, the treatment tool is used in the composite image. The position of the puncture needle 3 inserted into the subject can be accurately and easily recognized.

また、音響レンズ220は、第1の所定の深さまで各列の振動子VA,VB,VCで送受信される複数の超音波ビームBa,Bb,Bcを排他的かつほぼ隙間なく形成する形状を有する。このため、各列a,b,cのBモード画像データを合成した合成画像において、穿刺針3が見えなくなる領域を低減できる。 Further, the acoustic lens 220 has a shape that exclusively and almost without gaps form a plurality of ultrasonic beams Ba, Bb, Bc transmitted and received by the vibrators VA, VB, and VC in each row up to the first predetermined depth. .. Therefore, it is possible to reduce the region where the puncture needle 3 cannot be seen in the composite image obtained by synthesizing the B-mode image data of each of the columns a, b, and c.

また、音響レンズ220は、各列a,b,cの振動子VA,VB,VCに対応するレンズ部221A,221B,221Cを備える。短軸方向の中心以外の列a,cの振動子VA,VCに対応するレンズ部221A,221Cは、短軸方向の中心の列bの振動子VBに対応するレンズ部221Bが形成する超音波ビームBb側に偏向する超音波ビームBa,Bcを形成する非球面形状を有する。このため、第1の所定の深さまで各列a,b,cの振動子VA,VB,VCで送受信される複数の超音波ビームBa,Bb,Bcを排他的かつ隙間なく容易に形成できる。 Further, the acoustic lens 220 includes lens units 221A, 221B, 221C corresponding to the vibrators VA, VB, and VC of the rows a, b, and c. The lens units 221A and 221C corresponding to the vibrators VA and VC in the rows a and c other than the center in the short axis direction are ultrasonic waves formed by the lens unit 221B corresponding to the vibrator VB in the center row b in the short axis direction. It has an aspherical shape that forms ultrasonic beams Ba and Bc that deflect toward the beam Bb side. Therefore, a plurality of ultrasonic beams Ba, Bb, and Bc transmitted and received by the vibrators VA, VB, and VC of the rows a, b, and c up to the first predetermined depth can be easily formed exclusively and without gaps.

また、短軸方向の中心以外の列a,cの振動子VA,VCに対応するレンズ部221A,221Cは、短軸方向の中心へ第2の所定の深さで集束する曲率を有する。第2の所定の深さは、第1の所定の深さよりも深く、高い描写の描出を行いたい深さである。このため、振動子VA,VB,VCを全て用いた合成画像データにおいて、所望の第2の所定の深さで、描写能力を向上できる。 Further, the lens portions 221A and 221C corresponding to the vibrators VA and VC in the rows a and c other than the center in the minor axis direction have a curvature of focusing at the center in the minor axis direction at a second predetermined depth. The second predetermined depth is deeper than the first predetermined depth, and is a depth at which a high depiction is desired to be performed. Therefore, in the composite image data using all of the vibrators VA, VB, and VC, the depiction ability can be improved at a desired second predetermined depth.

また、超音波診断装置Uは、超音波探触子2と、スイッチング素子230の切替えを介して、超音波探触子2の各列a,b,cの振動子VA,VB,VCに駆動信号を出力する送信駆動部12と、スイッチング素子230の切替えを介して、超音波探触子2から各列a,b,cの振動子VA,VB,VCに対応する受信信号を取得する受信処理部13と、各列a,b,cに対応する受信信号から各列a,b,cに対応するBモード画像データを生成する画像生成部15と、生成された複数のBモード画像データを合成して合成画像データを生成する画像処理部16と、を備える。このため、各列a,b,cの振動子VA,VB,VCを用いたBモード画像データの合成画像において、被検体内の穿刺針3の位置を正確かつ容易に認識できる。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus U is driven by the vibrators VA, VB, and VC of the rows a, b, and c of the ultrasonic probe 2 via the switching between the ultrasonic probe 2 and the switching element 230. Reception that acquires the reception signal corresponding to the transducers VA, VB, VC of each row a, b, c from the ultrasonic probe 2 through the transmission drive unit 12 that outputs a signal and the switching of the switching element 230. The processing unit 13, the image generation unit 15 that generates B-mode image data corresponding to each column a, b, c from the received signals corresponding to each column a, b, c, and a plurality of generated B-mode image data. Is provided with an image processing unit 16 that synthesizes the above and generates composite image data. Therefore, the position of the puncture needle 3 in the subject can be accurately and easily recognized in the composite image of the B mode image data using the vibrators VA, VB, and VC of the columns a, b, and c.

また、制御部11は、合成画像データを出力表示部19に表示する。このため、表示された合成画像において、被検体内の穿刺針3の位置を正確かつ容易に認識できる。 Further, the control unit 11 displays the composite image data on the output display unit 19. Therefore, the position of the puncture needle 3 in the subject can be accurately and easily recognized in the displayed composite image.

また、画像処理部16は、各列a,b,cの振動子VA,VB,VCに対応する3つのBモード画像データから穿刺針3の針部分画像を抽出し、抽出された針部分画像を各列a,b,cで別々に識別可能な表現としての表示色にし、3つのBモード画像データのうちの振動子VBに対応する1つのBモード画像データと、各列a,b,cで別々に識別可能な表示色にされた針部分画像と、を合成して合成画像データを生成する。このため、針部分画像の表示色の違いにより、被検体内の穿刺針3の位置をより正確かつより容易に認識できる。具体的には、平行法において、針部分画像の表示色の違いにより、穿刺針3が逸れたか否か及び逸れた方向(振動子VA側又は振動子VC側の方向)を正確かつ容易に視認できる。交差法において、表示色の違う針部分画像により、穿刺針3を大きく視認でき、針部分画像の表示色の違いにより、穿刺針3の深さを正確かつ容易に視認できる。 Further, the image processing unit 16 extracts the needle partial image of the piercing needle 3 from the three B mode image data corresponding to the transducers VA, VB, and VC of the rows a, b, and c, and the extracted needle partial image. Is displayed as a display color that can be identified separately in each of the columns a, b, and c, and one B-mode image data corresponding to the transducer VB of the three B-mode image data and each column a, b, A composite image data is generated by synthesizing a needle partial image having a display color that can be identified separately in c. Therefore, the position of the puncture needle 3 in the subject can be recognized more accurately and more easily due to the difference in the display color of the needle partial image. Specifically, in the parallel method, it is possible to accurately and easily visually recognize whether or not the puncture needle 3 has deviated and the deviated direction (direction of the vibrator VA side or the vibrator VC side) due to the difference in the display color of the needle partial image. can. In the crossing method, the puncture needle 3 can be largely visually recognized by the needle portion images having different display colors, and the depth of the puncture needle 3 can be accurately and easily visually recognized by the difference in the display color of the needle portion images.

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る好適な超音波診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。 The description in the above embodiment is an example of a suitable ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and is not limited thereto.

例えば、上記実施の形態では、超音波診断装置Uが、超音波画像データとしてBモード画像データを生成・表示する構成としたが、これに限定されるものではない。超音波診断装置Uが、超音波画像データとして他のモードの断層画像データを生成・表示する構成としてもよい。 For example, in the above embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus U is configured to generate and display B-mode image data as ultrasonic image data, but the present invention is not limited to this. The ultrasonic diagnostic apparatus U may be configured to generate and display tomographic image data of another mode as ultrasonic image data.

また、上記実施の形態では、短軸方向に3列の長軸方向の複数の振動子が配列された超音波探触子2を説明したが、これに限定されるものではない。短軸方向に5列、7列…など、短軸方向の分割数(振動子数)をもっと多くしたり、複数の振動子を同時に使用するなどを行ない、排他的な領域の数を増やすことも考えられる。 Further, in the above embodiment, the ultrasonic probe 2 in which a plurality of vibrators in three rows in the long axis direction are arranged in the short axis direction has been described, but the present invention is not limited to this. Increase the number of exclusive regions by increasing the number of divisions (number of oscillators) in the minor axis direction, such as 5 rows, 7 rows, etc. in the minor axis direction, or by using multiple oscillators at the same time. Is also possible.

また、上記実施の形態では、認識対象物として、処置具としての穿刺針3の部分画像を超音波画像データから抽出して着色する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、被検体内の血管などの部位を認識対象物とし、当該部位の部分画像を超音波画像データから抽出して着色(各列で別々に識別可能な表現に)する構成や、疑似的(簡易的)な3次元表示を行なうことも可能である。 Further, in the above embodiment, as a recognition target, a partial image of the puncture needle 3 as a treatment tool is extracted from the ultrasonic image data and colored, but the present invention is not limited to this. For example, a configuration in which a part such as a blood vessel in a subject is set as a recognition object, a partial image of the part is extracted from ultrasonic image data and colored (in a representation that can be identified separately in each column), or a pseudo (expression) It is also possible to perform a simple) three-dimensional display.

また、以上の実施の形態における超音波診断装置Uを構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 Further, the detailed configuration and detailed operation of each part constituting the ultrasonic diagnostic apparatus U in the above embodiments can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

U 超音波診断装置
1 超音波診断装置本体
11 制御部
12 送信駆動部
13 受信処理部
14 送受信切替部
15 画像生成部
16 画像処理部
161 記憶部
162 穿刺針同定部
18 操作入力部
19 出力表示部
2 超音波探触子
210,VA,VB,VC,V1a… 振動子
220,220D 音響レンズ
221A,221B,221C レンズ部
230 スイッチング素子
SWA,SWB,SWC スイッチ
24 切替設定部
3 穿刺針
5 ケーブル
U Ultrasonic diagnostic device 1 Ultrasonic diagnostic device main unit 11 Control unit 12 Transmission drive unit 13 Reception processing unit 14 Transmission / reception switching unit 15 Image generation unit 16 Image processing unit 161 Storage unit 162 Puncture needle identification unit 18 Operation input unit 19 Output display unit 2 Ultrasonic probe 210, VA, VB, VC, V1a ... Transducer 220, 220D Acoustic lens 221A, 221B, 221C Lens unit 230 Switching element SWA, SWB, SWC Switch 24 Switching setting unit 3 Puncture needle 5 Cable

Claims (8)

短軸方向に並んだ複数の長軸方向の列に配列され、超音波を送受信する複数の振動子と、
前記超音波が通過される音響レンズと、
前記各列の振動子への駆動信号の入力及び受信信号の出力のオンオフを切替えるスイッチング素子と、を備え、
前記音響レンズは、第1の所定の深さまで前記各列の振動子で送受信される複数の超音波ビームを互いに重ならず排他的に形成する形状を有する超音波探触子。
Multiple oscillators that are arranged in multiple long-axis rows arranged in the short-axis direction and transmit and receive ultrasonic waves,
The acoustic lens through which the ultrasonic waves pass and
A switching element for switching on / off of input of a drive signal and output of a received signal to the vibrator in each row is provided.
The acoustic lens is an ultrasonic probe having a shape that exclusively forms a plurality of ultrasonic beams transmitted and received by the vibrators in each row up to a first predetermined depth without overlapping each other.
前記音響レンズは、前記第1の所定の深さまで前記各列の振動子で送受信される複数の超音波ビームを排他的かつほぼ隙間なく形成する形状を有する請求項1に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the acoustic lens has a shape that exclusively forms a plurality of ultrasonic beams transmitted and received by the vibrators in each row up to the first predetermined depth with almost no gap. Child. 前記音響レンズは、前記各列の振動子に対応するレンズ部を備え、
前記短軸方向の中心以外の列の振動子に対応するレンズ部は、前記短軸方向の中心の列の振動子に対応するレンズ部が形成する超音波ビーム側に偏向する超音波ビームを形成する非球面形状を有する請求項1又は2に記載の超音波探触子。
The acoustic lens includes a lens unit corresponding to the vibrator in each row.
The lens portion corresponding to the vibrator in the row other than the center in the short axis direction forms an ultrasonic beam deflected to the ultrasonic beam side formed by the lens portion corresponding to the vibrator in the row in the center in the short axis direction. The ultrasonic probe according to claim 1 or 2, which has an aspherical shape.
前記短軸方向の中心以外の列の振動子に対応するレンズ部は、前記短軸方向の中心へ前記第1の所定の深さよりも深い第2の所定の深さで、前記短軸方向の中心及び中心以外の列の振動子に対応するレンズ部の超音波ビームが集束する曲率を有する請求項3に記載の超音波探触子。 The lens unit corresponding to the vibrator in the row other than the center in the minor axis direction has a second predetermined depth deeper than the first predetermined depth toward the center in the minor axis direction, and is in the minor axis direction. The ultrasonic probe according to claim 3, which has a curvature in which the ultrasonic beam of the lens portion corresponding to the vibrators in the center and the rows other than the center is focused. 請求項1から4のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記スイッチング素子の切替えを介して、前記超音波探触子の各列の振動子に駆動信号を出力する送信部と、
前記スイッチング素子の切替えを介して、前記超音波探触子から前記各列の振動子に対応する受信信号を取得する受信部と、
前記各列に対応する受信信号から前記各列に対応する超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記生成された複数の超音波画像データを合成して合成画像データを生成する画像処理部と、を備える超音波診断装置。
The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4,
A transmission unit that outputs a drive signal to the vibrators in each row of the ultrasonic probe through switching of the switching element.
A receiving unit that acquires a receiving signal corresponding to the vibrators in each row from the ultrasonic probe through switching of the switching element.
An image generation unit that generates ultrasonic image data corresponding to each column from a received signal corresponding to each column, and an image generation unit.
An ultrasonic diagnostic apparatus including an image processing unit that synthesizes a plurality of the generated ultrasonic image data to generate a composite image data.
前記合成画像データを表示部に表示する表示制御部を備える請求項5に記載の超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, further comprising a display control unit that displays the composite image data on the display unit. 前記画像処理部は、前記複数の超音波画像データから認識対象物の部分画像を抽出し、当該抽出された部分画像を前記各列で別々に識別可能な表現にし、前記複数の超音波画像データのうちの1つと、前記各列で別々に識別可能な表現にされた複数の部分画像と、を合成して合成画像データを生成する請求項5又は6に記載の超音波診断装置。 The image processing unit extracts a partial image of a recognition target object from the plurality of ultrasonic image data, expresses the extracted partial image separately in each column, and expresses the plurality of ultrasonic image data. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5 or 6 , wherein one of the images and a plurality of partial images that are separately identifiable in each column are combined to generate composite image data. 前記表現は、表示色、彩度、輝度、点滅の少なくとも1つである請求項7に記載の超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 7, wherein the expression is at least one of display color, saturation, brightness, and blinking.
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